Epigenetische Veränderungen verwandeln Astrozyten in Gehirnstammzellen zur Reparatur nach Hirnverletzung

BerlinWissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums und der Universität Heidelberg haben entdeckt, dass Veränderungen in der DNA Astrozyten in Stammzellen des Gehirns verwandeln können. Durch Studien an Mäusen fanden sie heraus, dass bestimmte DNA-Muster Astrozyten die Fähigkeit verleihen, wie Stammzellen zu agieren. Diese Entdeckung könnte die Behandlung von Hirnverletzungen verbessern.

Wichtige Erkenntnisse:

• Durch DNA-Methylierung werden bestimmte Gene deaktiviert, wodurch die Identität der Zelle bewahrt wird.
• Stammzellen im Gehirn weisen ein einzigartiges DNA-Methylierungsmuster auf, das sich von dem gewöhnlicher Astrozyten unterscheidet.
• Eine unterbrochene Blutversorgung im Gehirn veranlasst Astrozyten, ein Stammzell-Methylierungsprofil anzunehmen, was zur Bildung neuer Nervenzellen führt.

Ruhende Stammzellen im Gehirn ähneln Astrozyten, die hauptsächlich Neuronen unterstützen. Einige Astrozyten weisen jedoch spezifische Methylierungsmuster auf, die es ihnen ermöglichen, Nervenzellen und andere Gehirnzelltypen zu produzieren. Diese Studie untersucht die "ventrikulär-subventrikuläre Zone" (vSVZ) bei erwachsenen Mäusen, wo immer noch neue Neuronen gebildet werden. Durch die Untersuchung von Zellen aus diesem Bereich fanden die Forscher heraus, dass Gehirnstammzellen Gene für Nerven-Vorläuferzellen aktivieren, die in normalen Astrozyten aufgrund von Methylierung deaktiviert sind.

Die Begrenzung der Blutversorgung, ähnlich wie bei Schlaganfallbedingungen, führte dazu, dass Astrozyten durch Veränderungen in der Genexpression zu Hirnstammzellen wurden. Dadurch erhöhte sich die Anzahl der Nervenvorläuferzellen in Bereichen außerhalb der üblichen Zonen. Diese Entdeckung legt nahe, dass Veränderungen der Genexpression für die Gehirnreparatur wichtig sein könnten. Durch Modifikation des DNA-Methylierungsmusters könnten normale Astrozyten in neue Neuronen umgewandelt werden, um die Erholung nach Verletzungen zu unterstützen.

Frühere Studien zeigten, dass Hirnverletzungen oder Schlaganfälle zur Entstehung neuer Nervenzellen führen können. Eine aktuelle Untersuchung legt nahe, dass Veränderungen der DNA-Methylierung entscheidend für diesen Prozess sind. Wenn die Blutzufuhr unterbrochen wird, verändern sich die Muster der DNA-Methylierung, was bestimmten Gehirnzellen ermöglicht, sich wie Stammzellen zu verhalten. Diese umprogrammierten Zellen teilen sich dann und bilden Vorläufer für neue Neuronen.

Lebende Probanden oder bildgebende Verfahren machen das Studium der epigenetischen Umprogrammierung schwierig, da die komplexe Gehirnentwicklung bei höheren Säugetieren untersucht werden muss. Um diese Veränderungen vollständig zu verstehen, müssen Forscher die zelluläre Ebene betrachten, da kultivierte Astrozyten ihre ursprünglichen Methylierungsmuster nicht beibehalten. Dieses Wissen ist unerlässlich, um Behandlungen für gegenwärtig unbehandelbare Hirnverletzungen zu entwickeln.

Ein besseres Verständnis darüber, wie Veränderungen der Genaktivität Stammzellen im Gehirn beeinflussen, könnte zu neuen Behandlungsmethoden führen. Indem man die natürliche Fähigkeit des Gehirns nutzt, bestimmte Zellen in Neuronen zu verwandeln, könnten zukünftige Therapien bei der Genesung von Gehirnverletzungen und Schlaganfällen durch eine Förderung des neuronalen Wachstums helfen.