Bei Autismus führt ein schlechter „Schnitt“ von Neuronen zu übermäßigen Synapsen
Laut Neurowissenschaftlern des Columbia University Medical Center (CUMC) haben Kinder und Jugendliche mit Autismus während der Entwicklung im Vergleich zu gesunden Kindern einen schleppenden Prozess des „Schnittens“ des Gehirns. Dieser langsamere Schnittprozess führt zu einem Überschuss an Gehirnsynapsen - den Punkten, an denen sich Neuronen verbinden und miteinander kommunizieren.
Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Neuronfanden auch heraus, dass das Medikament Rapamycin in der Lage war, den normalen synaptischen Schnitt wiederherzustellen und das autistische Verhalten bei Mäusen zu verbessern, selbst nachdem Symptome aufgetreten waren.
Obwohl Rapamycin Nebenwirkungen hat, die seine Anwendung bei Menschen mit Autismus verhindern können, "deutet die Tatsache, dass wir Verhaltensänderungen feststellen können, darauf hin, dass Autismus nach der Diagnose eines Kindes möglicherweise noch behandelbar ist, wenn wir ein besseres Medikament finden", heißt es in der Studie Senior Investigator, David Sulzer, Ph.D., Professor für Neurobiologie am CUMC.
Im Säuglingsalter kommt es zu einer Explosion der Synapsenentwicklung, insbesondere im Kortex, einer Region, die an autistischen Verhaltensweisen beteiligt ist. Bis zur späten Adoleszenz wurde etwa die Hälfte dieser kortikalen Synapsen weggeschnitten. Es ist bekannt, dass Synapsen von vielen mit Autismus verbundenen Genen beeinflusst werden, und einige Forscher haben angenommen, dass Menschen mit Autismus möglicherweise mehr Synapsen haben.
Für die Studie untersuchte der Co-Autor Guomei Tang, Ph.D., Assistenzprofessor für Neurologie am CUMC, das Gehirn von Kindern mit Autismus, die aus anderen Gründen gestorben waren. Dreizehn Gehirne stammten von Kindern im Alter von zwei bis neun Jahren, und dreizehn Gehirne stammten von Jugendlichen im Alter von 13 bis 20 Jahren. Zweiundzwanzig Gehirne von Kindern ohne Autismus wurden ebenfalls zum Vergleich untersucht.
Tang maß die Synapsendichte in einem kleinen Gewebeschnitt in jedem Gehirn, indem er die Anzahl der winzigen Stacheln zählte, die von diesen kortikalen Neuronen abzweigen. Jede Wirbelsäule ist durch eine Synapse mit einem anderen Neuron verbunden. Bis zur späten Kindheit, stellte sie fest, war die Wirbelsäulendichte im Kontrollgehirn auf etwa die Hälfte gesunken, im Gehirn von Menschen mit Autismus jedoch nur auf 16 Prozent.
"Es ist das erste Mal, dass jemand während der Entwicklung von Kindern mit Autismus nach einem Mangel an Schnitt gesucht und gesehen hat", sagte Sulzer, "obwohl in Gehirnen älterer Patienten und in Mäusen eine geringere Anzahl von Synapsen in einigen Hirnregionen festgestellt wurde mit autistischen Verhaltensweisen. “
Die Forscher fanden Hinweise, die den Schnittfehler verursacht haben könnten; Die Gehirnzellen der autistischen Kinder waren mit alten und beschädigten Teilen gefüllt und hatten einen sehr schlechten Abbauweg, der als "Autophagie" bekannt ist. Zellen verwenden Autophagie (ein griechischer Begriff, der „selbstfressend“ bedeutet), um ihre eigenen Komponenten abzubauen.
Mithilfe eines Mausmodells führten die Forscher den Schnittfehler auf ein Protein namens mTOR zurück. Wenn mTOR überaktiv ist, verlieren Gehirnzellen einen Großteil ihrer Fähigkeit, sich selbst zu essen. Und ohne diese Fähigkeit wurden die Gehirne der Mäuse schlecht beschnitten, was zu zusätzlichen Synapsen führte.
"Während die Leute normalerweise denken, dass Lernen die Bildung neuer Synapsen erfordert", sagte Sulzer, "kann das Entfernen unangemessener Synapsen genauso wichtig sein."
Die Forscher waren in der Lage, die normale Autophagie und das synaptische Beschneiden wiederherzustellen - und das autistische Verhalten der Mäuse umzukehren -, indem sie sie mit Rapamycin behandelten, einem Medikament, das mTOR hemmt. Das Medikament war auch nach Auftreten der Symptome wirksam.
Da auch in fast allen Gehirnen der Autismuspatienten große Mengen an überaktivem mTOR gefunden wurden, können bei Kindern mit Autismus dieselben Prozesse auftreten.
Quelle: Columbia University Medical Center
