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Siegert untersucht die "mysteriösen, gefräßigen Zellen" © IST Austria
Siegert untersucht die "mysteriösen, gefräßigen Zellen" © IST Austria

Kooperationsmeldung

Forscherin: Kleine Fresszellen im Gehirn kappen unnötige Verbindungen

02.11.2020

Diese Meldung ist Teil einer Medienkooperation mit dem Institute of Science and Technology (IST) Austria

Kleine Fresszellen (Mikroglia) formen das Gehirn in der Entwicklung, indem sie unnötige Verbindungen zwischen Nervenzellen kappen, erklärte Sandra Siegert vom Institute of Science and Technology (IST) Austria der APA. Im Übereifer fördern sie aber auch neurodegenerative Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson sowie Depressionen. Siegert erforscht die "gefräßigen, mysteriösen" Hirnzellen in Mäusen und menschlichen Minihirnen und berichtet darüber Mittwoch in einem Online-Vortrag.

Mikroglia sind eine kleine, aber feine Population von fünf Prozent der Gehirnzellen - 45 Prozent sind andere, große "Gliazellen" und 50 Prozent Nervenzellen, sagte Siegert. Sie sind lang gestreckt, haben feine, verzweigte Fortsätze und können sich wie Amöben fortbewegen. "Man kennt sie schon seit über Hundert Jahren und wusste, dass sie auf Gehirnverletzungen reagieren", so die Forscherin. Dann verändern sie ihre Form, werden zu großen Fresszellen, auch Abräumzellen genannt, und isolieren die verletzte Stelle, um das umliegende Gewebe zu schützen. Viel Gedanken habe man sich aber bis vor kurzem nicht über diesen Zelltyp gemacht, sondern sich vor allem auf die Nervenzellen konzentriert.

Veränderungen am Nervensystem

Erst in jüngster Zeit erforscht man sie näher, weil man draufgekommen ist, dass sie Veränderungen am Nervensystem durchführen, berichtet sie: "Am Anfang der Gehirnentwicklung produzieren die Nervenzellen sehr viele Verbindungen untereinander, die wieder adaptiert werden müssen - manche werden wieder gekappt, andere werden gefördert." Das Kappen der Verbindungen übernehmen die Mikroglia-Zellen auf Kommando von anderen Gliazellen und Nervenzellen.

Andererseits sind sie auch bei Gehirnschädigungen beteiligt: Wenn Mikroglia im Zuge von neurodegenerativen Erkrankungen aktiviert werden, entfernen sie gesunde Nervenzellen. "Dann funktionieren bestimmte Verbindungen nicht mehr optimal und es kann bei der Signalweiterverarbeitung im Gehirn zu Problemen kommen", erklärte Siegert.

Solchen Übereifer können etwa Signale aus der Umwelt auslösen, sagte sie. Außerdem gibt es Gene, die speziell in Mikroglia aktiviert werden und Probleme verursachen können, wenn sie nicht ordnungsgemäß reguliert sind. "Zum Beispiel bei der Alzheimerkrankheit weiß man von ein paar Genen, dass sie die Rezeptoren an der Oberfläche von Mikrogliazellen verändern, wo sie Kontakt mit Nervenzellen und der Umgebung aufnehmen", berichtet die Expertin: "Sind sie verändert, können die Mikrogliazellen quasi nicht mehr richtig zuhören, missinterpretieren die Signale und machen dann was falsch."

An Multipler Sklerose und Depressionen beteiligt

Außerdem sind Mikrogliazellen bei Multipler Sklerose beteiligt. Sie können die Isolierungsschichten (Myelinscheiden) von Nervenfortsätzen (Axonen) entfernen. Werden sie fälschlicherweise aktiviert, tun sie dies an den falschen Stellen und im Übermaß.

Bei Depressionen spielen sie manchmal ebenso eine unrühmliche Rolle: Umweltfaktoren wie chronischer Stress können Mikroglia aktivieren. "Dann kommt es wieder zu dem Punkt, wo sie ein bisschen überreagieren und Nervenverschaltungen verändern", sagte Siegert: "Dadurch induzieren sie Fehlkommunikation, unterbrechen Verbindungen und lösen eine Entzündung aus", sagte Siegert. Wie das alles passiert, würde aktuell eifrig erforscht.

Koordinatoren des Nervensystems

Woher die falschen und richtigen Befehle für die Mikrogliazellen kommen, sei noch "recht unbekannt". Sie reagieren einerseits auf Nervenzellen-Aktivitäten und auf andere Gliazellen in ihrem Umfeld. "Andererseits beeinflussen Mikrogliazellen diese Zellen ebenfalls", erklärte sie. "Es gibt ein Zwischenspiel unter den verschiedenen Gehirnzellen, und die Mikroglia kommunizieren im Prinzip mit verschiedenen 'Leuten', also Zelltypen, um den Überblick zu bewahren und das System am Laufen zu halten", sagte Siegert: "Ich sehe sie als eine Art Koordinatoren des Nervensystems."

Siegert erforscht die "kleinen, mysteriösen, gefräßigen Zellen" in Hirnen von Mäusen und "Minihirnen" aus umprogrammierten menschlichen Stammzellen. "In solchen organoiden Strukturen schauen wir uns an, ob wir das, was wir bei den Mäusen lernen, auch im menschlichen System rekapitulieren können", erklärte sie.

Service: Die IST-Forscherin erzählt am Mittwoch, dem 4. November, in einem "IST Austria Science Talk" online via Zoom von 16.00 bis 17.00 Uhr "Wie Mikroglia unser Gehirn in Schuss halten", und wird berichten, wie ihre Forschungsgruppe "den vielen Gesichtern der rätselhaften Zellen auf der Spur ist". Anmeldung und weitere Informationen unter: https://ist.ac.at/en/news-events/event/?eid=2883

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