Wissenschaftler erstellen neue Karte von Gehirn, das Immunsystem

Ein team von Forschern unter der Leitung des Medical Center-University of Freiburg hat erstellt eine völlig neue Karte des Gehirns mit dem Immunsystem bei Menschen und Mäusen. Den Wissenschaftlern gelang es demonstriert zum ersten mal, dass die Fresszellen des Gehirns, der sogenannten mikroglia, haben alle die gleichen Kern-Unterschrift, sondern übernehmen in unterschiedlicher Weise je nach Ihrer Funktion. Es wurde bisher angenommen, dass diese verschiedenen Arten von mikrogliazellen. Die Entdeckung durch eine neue, hochauflösende Methode für die Analyse von einzelnen Zellen, ist wichtig für das Verständnis von Erkrankungen des Gehirns. Darüber hinaus, die Forscher aus Freiburg, Göttingen, Berlin, Bochum, Essen, und der Universität Gent (Belgien) zeigten im detail, wie das menschliche Immunsystem im Gehirn Veränderungen im Verlauf von multiple Sklerose (MS), die wesentlich für zukünftige therapeutische Ansätze. Die Studie wurde veröffentlicht am 14. Februar 2019 in der Zeitschrift Natur.

„Wir konnten zeigen, dass es nur eine einzige Art von mikroglia im Gehirn, die es in mehreren Geschmacksrichtungen“, sagt Projektleiter Prof. Dr. Marco Prinz, ärztlicher Direktor des Instituts für Neuropathologie an der Medical Center-University of Freiburg. „Diese Zellen des Immunsystems sind sehr vielseitige Allrounder, keine Spezialisten, wie es die lehrbuch Meinung nach bis jetzt“, resümiert Prof. Prinz.

Vielseitige Allrounder, Keine Spezialisten

Da das Immunsystem Krebszellen im Blut nicht erreichen können, das Gehirn und Rückenmark auf Grund der Blut-Hirn-Schranke, die das Gehirn braucht seine eigene Immunabwehr: die mikroglia. Diese Fresszellen des Gehirns entwickeln sich sehr früh in den Prozess der embryonalen Entwicklung und spätere entfernen von eindringenden Keime und abgestorbene Nervenzellen. Sie tragen zur Reifung und lebenslange Formbarkeit des Gehirns. Bisher war unklar, ob es Subtypen von mikroglia für die verschiedenen Aufgaben, die Sie dienen im gesunden und erkrankten Gehirn.

Forscher unter der Leitung von Prof. Prinz und die co-erstautoren der Studie, Dr. Takahiro Masuda, Dr. Roman Sankowski, und Dr. Ori Staszewski vom Institut für Neuropathologie an der Medical Center-University of Freiburg, führte ausführliche Studien über microgliain das Gehirn, die beide auf einem Maus-Modell und auf das menschliche Gehirn Gewebe entfernt von den Patienten.

Mit Hilfe einer neuen Methode für die Durchführung von Einzel-Zell-Analyse, die Forscher waren in der Lage zu demonstrieren, die Funktionen der mikroglia im detail. So zu tun, Sie verwendet ein Mikroskop zur Untersuchung der mikroglia in verschiedenen Regionen des Gehirns und in verschiedenen Stadien der Entwicklung. Sie Analysierte auch die RNA-Konzentration dieser Zellen mittels single-cell-Analyse. Die Analysen haben gezeigt, dass mikroglia, haben alle die gleichen Kern-Signaturen, sondern passen unterschiedlich auf verschiedenen Stadien der Entwicklung in verschiedenen Regionen des Gehirns, und je nachdem, welche Funktion Sie gedacht sind, zu dienen.

Hoffnung für Patienten mit Multipler Sklerose

Falsch reguliertes mikroglia beteiligt sind auch in mehreren Hirn-Erkrankungen. Insbesondere spielen Sie eine wichtige Rolle in der Entwicklung von Alzheimer-Krankheit, multiple Sklerose (MS), und ein paar psychiatrische Erkrankungen wie Autismus sein können. Im gesunden Gehirn, den mikroglia bilden ein einheitliches Netzwerk rund um die Nervenzellen, verändern kann in nur wenigen Minuten im Fall von Krankheit und bilden zahlreiche neue Fresszellen, den Schaden zu begrenzen.

„Wir besitzen jetzt das erste high-resolution-immun-Zell-atlas des menschlichen Gehirns. Dies ermöglicht uns auch, zu verstehen, wie diese Zellen zu ändern, während der Verlauf von Krankheiten wie MS,“ sagt Prof. Prinz, der ist auch eingebunden in die Signalisierung der Forschung Exzellenzcluster BIOSS und CIBSS der Universität Freiburg. „In MS-Patienten konnten wir eine Charakterisierung der mikroglia in einem Zustand, der spezifisch für die multiple Sklerose. Wir hoffen, dass es in der Zukunft möglich sein, den Gegner mikroglia Teilmengen in schädlichen Zustand.“

„Es ist extrem spannend zu sehen, wie flexibel die mikroglia werden können“, sagt Prof. Prinz. Die Studien an der Maus-Modell setzen die Forscher auf die richtige Spur. Allerdings, co-erste Autor Dr. Masuda ist es auch gelungen, zu zeigen, dass humane mikroglia sind wesentlich komplexer als die von Labortieren. „Die einzelnen Veränderungen im menschlichen Gehirn hinterlassen Spuren in der mikroglia im Laufe des Lebens,“ sagt Dr. Masuda.