Mechanisme van hersenontwikkeling gedecodeerd

Eiwitcontrolelus cruciaal voor de ontwikkeling van de hersenen

06/12/2011

Hoewel de functies van de verschillende hersengebieden tegenwoordig al relatief goed zijn onderzocht, is er tot op de dag van vandaag weinig bekend over de ontwikkeling van de hersenen of de relevante factoren. Zweedse en Duitse onderzoekers hebben nu een voorheen onbekend mechanisme geïdentificeerd dat een sleutelrol speelt in de embryonale ontwikkeling van het menselijk brein.

De wetenschappers rond Dr. Christopher Horst Lillig van de Universiteit van Greifswald en dr. Carsten Berndt van het Karolinska-instituut in Stockholm ontdekte een tot nu toe onbekende regelkring in de hersenen die cruciaal is voor de ontwikkeling van structuren in het menselijk brein. Op basis van de huidige bevindingen kunnen in de toekomst nieuwe therapeutische benaderingen voor de behandeling van verschillende neurologische ziekten worden afgeleid. Lillig en dr. Berndt in het huidige nummer van het vakblad „Proceedings van de National Academy of Sciences“ (PNAS). Volgens de onderzoekers kan de ontdekte eiwitregulatielus ook een belangrijke rol spelen bij het veroorzaken van ziekten zoals epilepsie en de ziekte van Alzheimer..

Ontwikkeling van hersenstructuren afhankelijk van glutaredoxin-2?
Over de vorming van structuren in de hersenen is tot nu toe relatief onbekend. Welke factoren van invloed zijn op de ontwikkeling van de ongeveer 100 miljard zenuwcellen van de hersenen en hun verband met elkaar (elke zenuwcel is gemiddeld gekoppeld aan 1.000 anderen), was daarom de focus van het huidige onderzoek van Dr. med. Lillig en collega's. is. Ze wilden weten welke factoren, signalen en regulatorische mechanismen de vorming van structuren in de hersenen bepalen. Daartoe hebben de wetenschappers in een modelexperiment de ontwikkeling van hersenstructuren in de zebravis onderzocht. Omdat ze een significante invloed van het eiwit glutaredoxin-2 op de ontwikkeling van de hersenen vermoedden, analyseerden de onderzoekers Dr. Lillig en dr. Berndt, als onderdeel van haar studie, welk effect een terugtrekking van het eiwit heeft op de ontwikkeling van de hersenen van de zebravis. De zebravissen zijn, volgens de wetenschappers, bijzonder goed als een voorbeeldorganisme voor de vorming van structuren in het menselijk brein.

Eiwitcontrolelus heeft een significante invloed op de ontwikkeling van de hersenen
Dr. Lillig en dr. Berndt legt in het huidige PNAS-artikel uit dat het eiwit glutaredoxin-2 wordt gebruikt om het aminozuur cysteïne te veranderen en dus andere eiwitten beïnvloedt die nodig zijn om zogenoemde axonen in de hersenen te vormen. Axonen zijn de vezelachtige verlengstukken van de zenuwcel, die nodig zijn om de zenuwcellen (synapsen) met elkaar te verbinden. Alleen wanneer deze verbinding werkt, is de vereiste stimulusoverdracht en communicatie tussen de verschillende gebieden van de hersenen en de spiercellen gegarandeerd, verklaren de wetenschappers in het tijdschrift PNAS. Zonder de vorming van de axonen, kan het complexe netwerk tussen de zenuwcellen in het menselijk brein niet worden gebouwd, Dr. Lillig en dr. Berndt. Op dit punt heeft het eiwit glutaredoxin-2 blijkbaar een significant belang, omdat in de zebravis zonder het eiwit de koppelingen niet konden worden gevormd en de ontwikkelende zenuwcellen stierven als gevolg van het gebrek aan koppeling. Het aanzienlijke belang van het nieuw ontdekte regelcircuit voor de ontwikkeling van de hersenen is dus duidelijk aangetoond, benadrukte het Zweeds-Duitse onderzoeksteam.

Mogelijke effecten van de eiwitregulerende lus op neurologische aandoeningen
In een volgende stap zal nu worden gecontroleerd of de gevonden regellus mogelijk ook invloed heeft op de ontwikkeling van neurologische aandoeningen zoals dementie of Alzheimer of epilepsie. Omdat naar de mening van Dr. Berndt en dr. Lillig suggereert dat de eiwitten die nodig zijn om de axonen te vormen, ook een belangrijke rol kunnen spelen in dergelijke neurologische ziekten. In elk geval is het nu echter voor het eerst duidelijk dat de embryonale ontwikkeling van de hersenen afhangt van de enzymatische activiteit van glutaredoxin-2. zonder „Glutaredoxin-2 verloor vrijwel alle soorten neuronen het vermogen om een ​​axonaal steiger te ontwikkelen“, dus de verklaring van de onderzoekers. Naast de wetenschappers van de Universiteit van Greifswald en het Karolinska Instituut in Stockholm waren onderzoekers van de Heinrich Heine Universiteit in Düsseldorf en de Philipps Universiteit in Marburg betrokken bij de huidige studie. (Fp)

Lees ook:
Zout stimuleert de hersenen als een medicijn
Obesitas zorgt ervoor dat de hersenen krimpen

Afbeelding: Dieter Schütz