Entdeckung einer neuen Rolle für die Immunzellen des Gehirns könnte Auswirkungen auf die Alzheimer-Krankheit haben.

Zusammenfassung

Die Studie zeigt, dass Mikroglia eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Blutversorgung des Gehirns spielen. Die Ergebnisse könnten für die Untersuchung und Behandlung von kognitivem Verfall, Demenz und Schlaganfall von Bedeutung sein.

Quelle: Universität von Virginia

Forscher der University of Virginia School of Medicine haben eine wichtige, aber bisher unbekannte Rolle für Immunzellen entdeckt, die das Gehirn vor Krankheiten und Verletzungen schützen: Die Zellen, die als Mikroglia bekannt sind, helfen auch dabei, den Blutfluss zu regulieren und die wichtigen Blutgefäße des Gehirns zu erhalten.

Die Ergebnisse enthüllen nicht nur einen neuen Aspekt der menschlichen Biologie, sondern könnten sich auch als wichtig für den kognitiven Verfall, Demenz und Schlaganfall erweisen, sowie für andere Krankheiten, die mit Erkrankungen der kleinen Hirngefäße verbunden sind, so die Forscher.

„Eine präzise Funktion der Blutgefäße ist entscheidend, um den extremen Energiebedarf des Gehirns für eine normale Gehirnfunktion zu decken“, sagte Ukpong B. Eyo, PhD, vom UVA Department of Neuroscience, dem UVA Brain Institute und dem UVA Center for Brain Immunology and Glia (BIG). „Diese Ergebnisse deuten auf eine bisher unbekannte Rolle dieser Gehirnzellen bei der ordnungsgemäßen Aufrechterhaltung der Blutzufuhr zum Gehirn hin und bieten neue Möglichkeiten, in Situationen einzugreifen, in denen die Durchblutung des Gehirns beeinträchtigt ist.“

Die Rolle der Mikroglia

Wissenschaftler wissen, dass Mikroglia viele wichtige Rollen im Gehirn spielen. So überwachen die Zellen beispielsweise die natürliche Blut-Hirn-Schranke, die das Organ vor schädlichen Keimen im Blutkreislauf schützt. Mikroglia erleichtern auch die Bildung des komplexen Netzwerks von Blutgefäßen des Gehirns während der Entwicklung. Und sie spielen bei vielen Krankheiten eine wichtige Rolle. Bei der Alzheimer-Krankheit zum Beispiel deuten neuere Arbeiten darauf hin, dass der Verlust der Immunzellen die schädlichen Plaque-Ablagerungen im Gehirn verstärkt.

Die Wissenschaftler waren sich jedoch nicht sicher, welche Rolle Mikroglia bei der Aufrechterhaltung der Blutgefäße in einem normalen, gesunden Gehirn spielen. Die neuen Forschungsergebnisse von Eyo und seinen Kollegen zeigen, dass die Zellen wichtige Helfer sind, die sich um die Gefäße kümmern und sogar den Blutfluss regulieren.

Die UVA-Forscher identifizierten Mikroglia, die mit den Kapillaren des Gehirns assoziiert sind, bestimmten, was die Immunzellen dort tun, und fanden heraus, was diese Interaktionen steuert. Zu den wichtigen Aufgaben der Zellen gehört es, den Durchmesser der Kapillaren zu regulieren und möglicherweise den Blutfluss je nach Bedarf einzuschränken oder zu erhöhen.

„Forscher untersuchen diese Zellen im lebenden Gehirn seit über zwei Jahrzehnten, aber dies ist das erste Mal, dass wir in der Lage sind, uns ein Bild von den Mechanismen der Interaktion zwischen Mikroglia und Blutgefäßen zu machen“, sagte Eyo, ein führender Experte für Mikroglia. „Es ist eine aufregende Zeit, die ersten zu sein, die diese Erkenntnisse hier an der UVA machen“.

Die Forscher sind der Ansicht, dass ihre neuen Erkenntnisse erhebliche Auswirkungen auf Krankheiten haben könnten, die die kleinen Gefäße des Gehirns betreffen. Es wird angenommen, dass diese Erkrankungen zu Schlaganfällen, Alzheimer, Gleichgewichtsstörungen und geistigem Verfall sowie zu anderen ernsten Gesundheitsproblemen beitragen.

„Wir weiten diese Forschung derzeit auf die Alzheimer-Krankheit bei Nagetieren aus, um zu untersuchen, ob das neue Phänomen in Mausmodellen der Krankheit verändert ist, und um festzustellen, ob wir die von uns aufgedeckten Mechanismen gezielt einsetzen können, um bekannte Defizite des Blutflusses in einem solchen Mausmodell der Alzheimer-Krankheit zu verbessern“, sagte Eyo. „Wir hoffen, dass diese Erkenntnisse aus dem Labor in neue Therapien in der Klinik umgesetzt werden können, die die Ergebnisse für die Patienten verbessern würden.

Ergebnisse veröffentlicht

Die Forscher haben ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Das Forschungsteam bestand aus Kanchan Bisht, Kenneth A. Okojie, Kaushik Sharma, Dennis H. Lentferink, Yu-Yo Sun, Hong-Ru Chen, Joseph O. Uweru, Saipranusha Amancherla, Zainab Calcuttawala, Antony Brayan Campos-Salazar, Bruce Corliss, Lara Jabbour, Jordan Benderoth, Bria Friestad, William A. Mills III, Brant E. Isakson, Marie-Ève Tremblay, Chia-Yi Kuan und Eyo.

Finanzierung: Die Forschung wurde von den National Institutes of Health, den Zuschüssen R21NS119727, R01NS122782, 5R01HL137112 und 5P01HL120840; der Owens Family Foundation; und einem National Institutes of Health Basic Cardiovascular Research Training Grant, 5T32HL007284, unterstützt.
Über diese Forschungsnachricht aus der Neurologie

Autor: Josh Barney
Quelle: Universität von Virginia
Kontakt: Josh Barney – Universität von Virginia
Bild: Das Bild ist öffentlich zugänglich

Ursprüngliche Forschung: Offener Zugang.
„Kapillar-assoziierte Mikroglia regulieren vaskuläre Struktur und Funktion durch PANX1-P2RY12-Kopplung bei Mäusen“ von Ukpong B. Eyo et al. Nature Communications

Zusammenfassung

Siehe auch

Kapillar-assoziierte Mikroglia regulieren die Gefäßstruktur und -funktion durch PANX1-P2RY12-Kopplung bei Mäusen

Mikroglia sind im Gehirn ansässige Immunzellen mit einem Repertoire an Funktionen im Gehirn. Das Ausmaß ihrer Interaktionen mit dem Gefäßsystem und die mögliche Regulierung der Gefäßphysiologie sind jedoch noch nicht ausreichend erforscht.

Hier dokumentieren wir die Interaktionen zwischen verzweigten CX3CR1 + myeloischen Zellsomata und Gehirnkapillaren.

Wir bestätigen, dass es sich bei diesen Zellen durch molekulare, morphologische und ultrastrukturelle Ansätze um echte Mikroglia handelt. Anschließend nehmen wir eine detaillierte räumlich-zeitliche Charakterisierung dieser Kapillar-assoziierten Mikroglia (CAMs) vor und vergleichen sie mit parenchymalen Mikroglia (PCMs) in Bezug auf ihre morphologischen Aktivitäten, auch während der Depletion und Repopulation von Mikroglia. Auf molekularer Ebene identifizieren wir P2RY12-Rezeptoren als Regulator von CAM-Interaktionen unter der Kontrolle von freigesetzten Purinen aus Pannexin 1 (PANX1)-Kanälen.

Darüber hinaus löste die Eliminierung von Mikroglia eine kapillare Dilatation, eine Erhöhung des Blutflusses und eine beeinträchtigte Vasodilatation aus, die in P2RY12-/- und PANX1-/- Mäusen rekapituliert wurden, was darauf hindeutet, dass Purine, die durch PANX1-Kanäle freigesetzt werden, eine wichtige Rolle bei der Aktivierung mikroglialer P2RY12-Rezeptoren zur Regulierung der neurovaskulären Struktur und Funktion spielen.

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