Gendefekt: Laufen lässt Nerven-Stammzellen reifen

08.07.2013
Foto: Neuron

Neu entstandenes Neuron in Gehirn einer Maus; © DKFZ/Haikun Liu

Forscher des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) zeigten an Mäusen, dass Lauftraining einen Stammzelldefekt, das CHARGE-Syndrom, kompensiert. Der Defekt blockiert die Reifung von Nervenstammzellen.

Ursache des CHARGE-Syndroms, einer schweren Entwicklungsstörung, ist ein genetischer Defekt. CHARGE-Patienten sind geistig beeinträchtigt und haben Lernschwierigkeiten. Der Defekt führt außerdem zu charakteristischen Missbildungen in verschiedenen Organen. Weltweit ist etwa eins von 8500 Neugeborenen betroffen. Der typische Defekt im Gen CHD7 entsteht meist spontan, wird also nicht von den Eltern vererbt.

Um zu verstehen, welche molekulare Rolle eine CHD7-Mutation bei der Entstehung des charakteristischen Krankheitsbilds spielt, züchteten Doktor Haikun Liu und seine Nachwuchsgruppe am DKFZ mit molekularbiologischen Methoden spezielle Mäuse, deren CHD7-Gen in den Nerven-Stammzellen spezifisch ausgeschaltet werden kann. So lässt sich während des ganzen Lebens der Maus beobachten, wie Stammzellen ohne CHD7 wachsen, differenzieren und ausreifen.

Unabhängig davon, ob die Forscher die CHD7-Produktion erst in den Stammzellen erwachsener Mäuse ausschalteten oder bereits im embryonalen Gehirn – die Auswirkung war dieselbe: Die Zellen konnten nicht mehr zu reifen Nervenzellen ausdifferenzieren. Normale reife Nervenzellen bilden komplexe Netzwerke untereinander aus, die zentral für die Informationsverarbeitung im Gehirn sind. Neurone dagegen, die aus den Stammzellen mit blockierter CHD7-Produktion hervorgehen, sind genau dazu nicht in der Lage.
Besonders beeindruckt waren Liu und sein Team, dass körperliches Training den CHD7-Defekt kompensiert: Durften die genveränderten Mäuse in einem Laufrad rennen, so normalisierten sich ihre Nervenzellen sowohl funktionell als auch morphologisch und bildeten funktionierende Netzwerke aus.

Dass Lauftraining die Entstehung neuer Nervenzellen im erwachsenen Organismus dramatisch steigert, hatten Wissenschaftler auch schon beim Menschen gezeigt. „Wir waren aber verblüfft, dass das Training sogar den CHD7-Defekt kompensieren kann und wollen nun unbedingt aufklären, welcher molekulare Mechanismus dahintersteckt“, sagt Liu. Er geht davon aus, dadurch sogar Ansätze zur Behandlung bestimmter Symptome der schweren Erkrankung finden zu können.

CHD7-Defekte gelten außerdem auch als Risikofaktor für Autismus, und viele CHARGE-Patienten sind tatsächlich Autisten. Offenbar spielt dieses Gen bei einer Vielfalt an Vorgängen in unserem Körper eine wichtige Rolle. „Mit unserem Maus-Modell können wir nun auch in anderen Zelltypen mitverfolgen, was passiert, wenn wir CHD7 abschalten. Davon erwarten wir aufschlussreiche Ergebnisse über die Rolle von CHD7 bei den verschiedenen Erkrankungen“, sagt Liu.

MEDICA.de; Quelle: Deutsches Krebsforschungszentrum