Zu viele Gehirnverbindungen könnten eine Grundursache für Autismus sein

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Von: Trenton Paul

Laut einer Studie eines Wissenschaftlerteams der Washington University School of Medicine in St. Louis gibt es ein defektes Gen im Zusammenhang mit Autismus, das die Kommunikation der Neuronen im Gehirn beeinflusst.

In einer Reihe von Tests an Nagetieren wurde festgestellt, dass das betreffende Gen zu vielen Verbindungen zwischen den Neuronen führte. Dies führte zu Lernproblemen für die Probanden, und das Forschungsteam glaubt, dass sich dieser Befund auch auf den Menschen überträgt.

Mutationen in einem Gen, das mit Autismus bei Menschen zusammenhängt, führen dazu, dass Neuronen bei Nagetieren zu viele Verbindungen bilden. Die Ergebnisse legen nahe, dass Fehlfunktionen in der Kommunikation zwischen Gehirnzellen die Ursache für Autismus sein könnten. Quelle: Getty / Washington University School of Medicine

"Diese Studie eröffnet die Möglichkeit, dass es zu viele Synapsen im Gehirn von Patienten mit Autismus gibt", sagte der leitende Autor Dr. med. Azad Bonni, Edison-Professor für Neurowissenschaften und Leiter der Abteilung für Neurowissenschaften an der Washington University School of Medicine in St. Louis. „Man könnte denken, dass mehr Synapsen das Gehirn besser funktionieren lassen würden, aber das scheint nicht der Fall zu sein. Eine erhöhte Anzahl von Synapsen führt zu einer Fehlkommunikation zwischen Neuronen im sich entwickelnden Gehirn, die mit Lernstörungen korreliert, obwohl wir nicht wissen, wie. “

Die Gene, die mit Autismus verbunden sind

Die neurologische Entwicklungsstörung betrifft weltweit etwa 1 von 68 Kindern, und ihre Hauptmerkmale drehen sich sowohl um soziale als auch um kommunikative Herausforderungen.

Es wurde festgestellt, dass viele Gene mit Autismus zusammenhängen. Sechs Schlüsselgene in diesen Befunden arbeiten daran, eine molekulare Markierung, Ubiquitin genannt, an Proteine ​​zu binden. Diese Gene, die üblicherweise als Ubiquitin-Ligasen bezeichnet werden, funktionieren wie eine Produktionslinie in einer Fabrik. Sie sagen dem größeren Teil der Zelle, was genau sie mit den markierten Proteinen tun muss. Manchmal weist es die Zelle an, sie zu verwerfen, manchmal weist es die Zelle an, sie an einen anderen Ort umzuleiten, und die Ligasen weisen die Zelle sogar an, wie die Aktivität innerhalb des Proteins erhöht oder verringert werden soll.

Menschen mit Autismus haben oft eine Mutation, die verhindert, dass eines der Ubiquitin-Gene so funktioniert, wie es sollte. Die Probleme hinter diesen Mutationen wurden bisher entweder schlecht erforscht oder stark missverstanden. Um besser zu verstehen, wie das System funktioniert, haben Bonni und seine Kollegen das Ubiquitin-Gen RNF8 in Neuronen im Kleinhirn junger Mäuse entfernt. Das Kleinhirn, das sich im unteren Rücken des Gehirns direkt über dem Stamm befindet, ist eine der Hauptregionen, die von Autismus betroffen sind.

Diagramm eines Gehirns bei jungen Mäusen. Quelle: Rockefeller University

Nach den Ergebnissen des Teams bildeten Neuronen, denen das RNF8-Protein fehlte, etwa 50 Prozent mehr Synapsen. Dies sind die Verbindungen, über die Neuronen Signale von einem zum anderen senden können, als solche, die das Gen hatten. Die zusätzlichen Synapsen funktionierten auch. Durch Messung des elektrischen Signals in den empfangenden Zellen stellten die Forscher fest, dass die Stärke des Signals bei den Mäusen, denen das Protein fehlte, verdoppelt wurde.

Die Synapsen machten im Wesentlichen Überstunden im Transferprozess, was vermutlich zu mangelnder Aufmerksamkeit führt, wenn ein Patient in eine Lernsituation gebracht wird. Das Gehirn ist mit Kommunikation überlastet, daher kann es die Lernerfahrung nicht aufnehmen.

Die gesammelten Daten

Die Mäuse, die kein RNF8-Protein hatten, hatten keine offensichtlichen Probleme mit der Bewegung, aber als es an der Zeit war, ihnen grundlegende motorische Fähigkeiten beizubringen (wie das Schließen der Augen auf Befehl), hatten sie große Schwierigkeiten. Das Team trainierte die Mäuse, um dem Auge einen schnellen Luftstoß mit dem Blinken eines Lichts zu verbinden. Während die Mäuse mit dem RFN8-Protein lernten, ihre Augen zu schließen, wenn sie das Licht blinken sehen, um die Reizung des kommenden Luftstoßes zu vermeiden, schlossen Mäuse ohne das Gen ihre Augen nur ein Drittel der Zeit.

Ein Neuron aus dem Gehirn eines jungen Menschen mit Autismus. Quelle: Guomei Tang und Mark S. Sonders / CUMC

Es gibt offensichtlich einen großen Unterschied bei der Arbeit mit Mäusen und Kindern, aber da festgestellt wurde, dass diese Tiere in Bezug auf die neurologische Zusammensetzung dem Menschen sehr nahe stehen, haben diese Ergebnisse zu mehr Forschung in Bezug auf die gesammelten Daten geführt.

"Es ist möglich, dass übermäßige Verbindungen zwischen Neuronen zu Autismus beitragen", sagte Bonni. „Es muss noch mehr Arbeit geleistet werden, um diese Hypothese bei Menschen zu überprüfen. Wenn sich jedoch herausstellt, dass dies zutrifft, können Sie nach Möglichkeiten suchen, die Anzahl der Synapsen zu steuern. Dies könnte möglicherweise nicht nur Menschen zugute kommen, die diese seltenen Mutationen in Ubiquitin-Genen haben, sondern auch anderen Patienten mit Autismus. “

Ursprünglich veröffentlicht auf sanvada.com am 2. November 2017.