LPDWiki Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Gehirnzellen, die einst als einfache Platzhalter für Neuronen galten, tatsächlich eine wichtige Rolle bei der Regulierung unseres Gehirns spielen könnten zirkadianes Verhalten .
Astrozyten sind eine Art Gliazelle – die Stützzellen, die oft als „Stützzellen“ bezeichnet werden Klebstoff des Nervensystems , da sie den Neuronen Struktur und Schutz bieten. Eine neue Studie zeigt jedoch, dass Astrozyten nicht nur Lückenfüller sind, sondern möglicherweise entscheidend für die Zeitmessung in unserem Leben sind innere Uhr des Körpers .
Der wissenschaftliche Konsens geht seit langem davon aus, dass unsere innere Uhr von der Uhr gesteuert wird suprachiasmatische Kerne (SCN), eine Gehirnregion im Hypothalamus, die aus rund 20.000 Neuronen besteht. Aber es gibt etwa 6.000 sternförmige Astrozytenzellen im selben Gebiet, deren genaue Funktion nie vollständig geklärt werden konnte.
Nun hat ein Team der Washington University in St. Louis herausgefunden, wie man Astrozyten in Mäusen unabhängig steuern kann – und durch die Veränderung der Astrozyten konnten die Wissenschaftler das Zeitgefühl der Tiere verlangsamen.
„Wir hatten keine Ahnung, dass sie so einflussreich sein würden“ sagt einer der Forscher, Matt Tso .
Früher glaubte man, dass die suprachiasmatischen Kerne der einzige Teil des Gehirns seien, der den Tagesrhythmus reguliere, doch Wissenschaftler wissen heute, dass es Zellen im ganzen Körper gibt alle haben ihre eigenen zirkadianen Uhren – einschließlich der Zellen, aus denen unsere Lunge, unser Herz, unsere Leber und alles andere besteht.
Im Jahr 2005 , einer aus dem Team, der Neurowissenschaftler Erik Herzog, half herauszufinden, dass Astrozyten auch diese Uhrgene enthalten.
Indem Herzogs Team die Gehirnzellen von Ratten isolierte und sie mit einem biolumineszierenden Protein koppelte, zeigte es, dass sie rhythmisch leuchteten – ein Beweis dafür, dass sie wie andere Zellen in der Lage waren, die Zeit zu halten.
Es dauerte mehr als ein Jahrzehnt, bis die Forscher herausfanden, wie sie das gleiche Verhalten von Astrozyten in einer lebenden Probe messen konnten CRISPR-Cas9-Gen-Editierung ein Uhrengen namens Bmal1 in den Astrozyten von Mäusen zu löschen.
Wenn Mäuse sich selbst überlassen bleiben, verfügen sie über eine circadiane Uhr, die ungefähr eine Zeit lang anhält 23,7 Stunden . Wir wissen das, weil Mäuse in ständiger Dunkelheit alle 23,7 Stunden anfangen, auf einem Rad zu laufen, und ihr Zeitfenster normalerweise nicht um mehr als 10 Minuten verpassen.
Auch der Mensch verfehlt die 24-Stunden-Marke leicht – eine Harvard-Universität Studie im Jahr 1999 herausgefunden, dass unsere inneren Uhren mit einem täglichen Zyklus von 24 Stunden und 11 Minuten etwas zu lange laufen.
Doch obwohl Herzog im Jahr 2005 gezeigt hatte, dass Astrozyten an der Zeitmessung beteiligt sind, erwartete das Team nicht unbedingt, dass Mäuse ohne Bmal1 betroffen sein würden, da die meisten Untersuchungen rund um die suprachiasmatischen Kerne die kontrollierende Wirkung von Neuronen und nicht von Astrozyten gezeigt haben.
„Als wir das Gen in den Astrozyten löschten, hatten wir gute Gründe zu der Annahme, dass der Rhythmus unverändert bleiben würde“, sagt Tso .
„Als Menschen dieses Uhrgen in Neuronen löschten, verloren die Tiere völlig ihren Rhythmus, was darauf hindeutet, dass die Neuronen notwendig sind, um einen Tagesrhythmus aufrechtzuerhalten.“
Doch zur Überraschung der Forscher führte die Löschung des Uhrengens in den Astrozyten dazu, dass die inneren Uhren der Mäuse langsamer liefen – sie begannen ihren täglichen Lauf etwa eine Stunde später als gewöhnlich.
In einem anderen Experiment untersuchte das Team Mäuse mit einer Mutation, die dazu führte, dass ihre zirkadianen Uhren schneller gingen. Durch die Reparatur dieses Gens in den Astrozyten der Tiere – jedoch nicht durch die Behebung des Defekts in ihren Neuronen – waren sie sich nicht sicher, welche Auswirkungen dies haben würde.
„Wir haben erwartet, dass das SCN dem Tempo der Neuronen folgen würde“, sagt Tso . „Es gibt zehnmal mehr Neuronen im SCN als Astrozyten.“ Warum sollte das Verhalten den Astrozyten folgen?
Nachdem die Mutation in den Astrozyten der Tiere fixiert war, begann die Maus ihre Laufroutine zwei Stunden später als Mäuse, bei denen die Mutation nicht repariert worden war (weder in Astrozyten noch in Neuronen).
„[Diese Ergebnisse] legen nahe, dass die Astrozyten irgendwie mit den Neuronen kommunizieren, um Rhythmen im Gehirn und im Verhalten zu diktieren“, sagte Herzog zu Diana Kwon Der Wissenschaftler .
Die Forscher geben zwar zu, dass sie das Ausmaß, in dem Astrozyten das zirkadiane Verhalten steuern, nicht vollständig verstehen, es ist jedoch klar, dass hier etwas Mächtiges vor sich geht.
Natürlich können wir noch nicht garantieren, ob Astrozyten beim Menschen die inneren Uhren auf die gleiche Weise regulieren, aber das können spätere Studien möglicherweise bestätigen.
Wir müssen die Ergebnisse künftiger Forschung abwarten, um mehr zu erfahren, aber bis dahin ist eines sicher: Diese Gehirnzellen sind definitiv für viel mehr als nur die Polsterung von Neuronen da.
Über die Ergebnisse wird berichtet Aktuelle Biologie .