Mäusestudie schlägt Bleiexposition im Zusammenhang mit Schizophrenie vor
Die Forscher entdeckten, dass Mäuse, die mit einem menschlichen Gen für Schizophrenie konstruiert wurden und dann in jungen Jahren Blei ausgesetzt waren, Verhaltensweisen und strukturelle Veränderungen in ihrem Gehirn zeigten, die mit Schizophrenie vereinbar waren.
Forscher der Mailman School of Public Health der Columbia University und der Johns Hopkins University School of Medicine glauben, dass dieser Befund einen synergistischen Effekt zwischen Bleiexposition und einem genetischen Risikofaktor nahe legt.
Experten sagen, dass diese Entdeckung ihnen helfen wird, die komplexen Gen-Umwelt-Wechselwirkungen besser zu verstehen, die Menschen einem Risiko für Schizophrenie und andere psychische Störungen aussetzen.
Der Zusammenhang zwischen vorgeburtlicher Bleiexposition und Schizophrenie wird seit fast einem Jahrzehnt vorgeschlagen.
Es blieb jedoch eine große Frage: Wie könnte Blei die Krankheit auslösen? Basierend auf seinen eigenen Forschungen glaubte Tomas R. Guilarte, Ph.D., leitender Autor der neuen Studie, dass die Antwort in der direkten Hemmwirkung von Blei auf den N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptor (NMDAR), ein Synaptikum, lag Verbindungspunkt wichtig für die Entwicklung, das Lernen und das Gedächtnis des Gehirns.
Seine Forschung an Nagetieren ergab, dass die Exposition gegenüber Blei die Funktion des NMDAR beeinträchtigte. Die Glutamat-Hypothese der Schizophrenie postuliert, dass ein Defizit an Glutamat-Neurotransmission und insbesondere Hypoaktivität des NMDAR einen signifikanten Teil der Dysfunktion bei Schizophrenie erklären kann.
In der neuen Studie konzentrierten sich Guilarte und seine Co-Forscher auf Mäuse, die so konstruiert sind, dass sie die mutierte Form von Disrupted-in-Schizophrenia-1 (DISC1) tragen, einem Gen, das ein Risikofaktor für die Krankheit beim Menschen ist.
Beginnend vor der Geburt wurde die Hälfte der mutierten DISC1-Mäuse mit Blei gefüttert, und die Hälfte erhielt eine normale Diät. Eine zweite Gruppe normaler Mäuse, die das mutierte DISC1-Gen nicht exprimierten, wurde ebenfalls in die beiden Fütterungsgruppen aufgeteilt. Alle Mäuse wurden einer Reihe von Verhaltenstests unterzogen und ihr Gehirn wurde mittels MRT untersucht.
Mutante Mäuse, die Blei ausgesetzt waren und ein Psychostimulans erhielten, zeigten ein erhöhtes Maß an Hyperaktivität und waren weniger in der Lage, einen Schreck als Reaktion auf ein lautes Geräusch zu unterdrücken, nachdem sie eine akustische Warnung erhalten hatten. Ihr Gehirn hatte im Vergleich zu anderen Mäusen auch deutlich größere laterale Ventrikel - leere Räume, die Liquor cerebrospinalis enthielten.
Diese Ergebnisse spiegeln das wider, was über Schizophrenie beim Menschen bekannt ist.
Während die Rolle von Genen bei Schizophrenie und psychischen Störungen gut bekannt ist, zeigt sich die Wirkung toxischer Chemikalien in der Umwelt gerade erst. Die Ergebnisse der Studie konzentrieren sich auf Schizophrenie, aber die Auswirkungen könnten breiter sein.
"Wir kratzen nur an der Oberfläche", sagte Guilarte. "Wir haben in dieser Studie Blei verwendet, aber es gibt andere Umweltgifte, die die Funktion des NMDAR stören."
"Ebenso könnte eine beliebige Anzahl von Genen im Spiel sein", fügte Guilarte hinzu und stellte fest, dass DISC1 unter vielen an Schizophrenie beteiligten ist.
Die zukünftige Forschung wird versuchen zu bestimmen, inwieweit Schizophrenie durch Umwelt- und genetische Faktoren oder deren Wechselwirkungen bestimmt wird - und welche anderen psychischen Probleme in der Mischung enthalten sein könnten.
Eine laufende Studie von Guilarte untersucht, ob die Bleiexposition allein zu Defiziten eines speziellen Neuronentyps namens Parvalbumin-positives GABAerges Interneuron beitragen kann, von dem bekannt ist, dass es im Gehirn von Schizophreniepatienten betroffen ist.
Wissenschaftler sind auch daran interessiert, das kritische Fenster für die Exposition festzulegen - ob in der Gebärmutter oder nach der Geburt oder beides.
"Das Tiermodell bietet eine Möglichkeit, wichtige Fragen zu den physiologischen Prozessen zu beantworten, die der Schizophrenie zugrunde liegen", sagte Guilarte.
Quelle: Mailman School of Public Health der Columbia University
