Studie: Rolle der Astrozyten bei Amyotropher Lateralsklerose (ALS)

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Torsten Lorenz, Beitrag vom 19. Januar 2022

Toxische Astrozytenveränderungen bei ALS: Forschende des Francis-Crick-Instituts haben bei Amyotropher Lateralsklerose (ALS) schädliche Veränderungen in den Stützzellen, den Astrozyten, festgestellt.

Amyotropher Lateralsklerose (ALS), auch bekannt als Motoneuronenkrankheit, ist eine schnell fortschreitende degenerative Erkrankung des Nervensystems. Sie führt dazu, dass die Betroffenen an Kraft, Sprechvermögen und schließlich an der Fähigkeit zu atmen verlieren.

Bislang gibt es keine wirksamen Behandlungen, und die meisten der Betroffenen versterben tragischerweise innerhalb von 3 bis 5 Jahren.

Gesunde Astrozyten tragen dazu bei, die sie umgebenden Motoneuronen zu schützen und zu versorgen. Obwohl neuere Erkenntnisse von ALS-Patienten darauf hindeuten, dass Astrozyten zur Krankheit beitragen, ist noch unklar, wie sie dies tun.

Toxische Astrozytenveränderungen bei ALS

Für die erste Studie, die in der Zeitschrift Genome Research veröffentlicht wurde, analysierten die Forscherinnen und Forscher alle vorhandenen öffentlichen Datensätze zu Astrozyten bei Amyotropher Lateralsklerose (ALS).

Auf diese Weise fanden die Wissenschaftlerinnen und wissenschaftler heraus, dass Astrozyten bei Amyotropher Lateralsklerose (ALS) eine entzündungsfördernde Wirkung haben, die sich toxisch auf benachbarte Motoneuronen auswirkt.

Des Weiteren wurde festgestellt, dass die ALS-Astrozyten wichtige Schutzfunktionen verlieren, vor allem die Fähigkeit, eine Substanz namens Glutamat aufzunehmen. Dadurch kommt es zu einer Anhäufung von Glutamat, das die Motoneuronen schädigt.

Laut Oliver Ziff, vom Crick-Instituts und Leiter der Studie deuten die Ergebnisse der vorliegenden Studie darauf hin, dass Behandlungen für Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) diese schädlichen Veränderungen in Astrozyten reduzieren oder umkehren müssen. Diese Zellen sind nicht nur unbeteiligte Dritte, sondern tragen aktiv zum Fortschreiten der Krankheit bei, so der Forscher.

Angeborene und verschiedene schädliche Veränderungen in ALS-Astrozyten

Die zweite Studie, die in der Fachzeitschrift Brain veröffentlicht wurde, ergab, dass Astrozyten mit verschiedenen ALS-verursachenden genetischen Mutationen auch unterschiedliche zugrunde liegende molekulare Muster aufweisen. Diese Ergebnisse der Forschungsarbeit deuten darauf hin, dass Astrozyten während der amyotrophen Lateralsklerose (ALS) mutationsabhängige Veränderungen erfahren.

Die Forschergruppe untersuchte im Rahmen ihrer Studie die Auswirkungen verschiedener Mutationen, die bekanntermaßen Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) verursachen, auf Astrozyten. Dabei beobachteten sie, dass in Abwesenheit von benachbarten Immunzellen wie Mikroglia das Vorhandensein dieser Mutationen allein ausreicht, um schädliche Veränderungen in den Astrozyten hervorzurufen.

Die Art dieser Veränderungen hing von den vorhandenen spezifischen Mutationen ab, was darauf hindeutet, dass Astrozyten bei Amyotropher Lateralsklerose (ALS) bei verschiedenen Patienten unterschiedlich aussehen können. Bei den Zellen beobachteten die Forschenden wichtige molekulare und funktionelle Unterschiede, die von der jeweiligen Mutation abhingen.

Sie konnten jedoch auch zeigen, dass einige dieser Veränderungen konvergieren, was erklären könnte, warum Astrozyten im Krankheitsfall ähnliche Eigenschaften aufweisen, indem sie die Motoneuronen nicht vor der Degeneration schützen und Entzündungen verstärken, die wiederum die Krankheit fördern.

Die Art und Vielfalt der Astrozytenumwandlung zwischen ALS-Mutationen war laut Doaa Taha, Leiterin der Studie, bisher nicht bekannt. Die Erkenntnisse, die in dieser Untersuchung über die verschiedenen Erscheinungsformen dieser Veränderung im Frühstadium der Krankheit gewonnen werden konnten, könnten ein hilfreicher Ausgangspunkt für die Bemühungen sein, die Zelltransformation rückgängig zu machen.

Quellen: The Francis Crick Institute / Astrocytes display cell autonomous and diverse early reactive states in familial amyotrophic lateral sclerosis, Brain (2021). DOI: 10.1093/brain/awab328 / Oliver J. Ziff et al, Meta-analysis of human and mouse ALS astrocytes reveals multi-omic signatures of inflammatory reactive states, Genome Research (2021). DOI: 10.1101/gr.275939.121

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