Astrozyten können Zellverluste ausgleichen

Astrozyten tragen zur Versorgung von Nervenzellen und der Aufrechterhaltung des neuronalen Milieus bei. Gehen diese Zellen verloren, etwa infolge von Erkrankungen oder Entzündungsprozessen, kann dies die Gehirnfunktion erheblich beeinträchtigen. Während bisher vor allem die Rolle von Astrozyten bei der Narbenbildung nach Hirnverletzungen bekannt war, blieb unklar, ob sie auch verlorene Nachbarzellen ersetzen können.

Eine aktuelle Studie der Universität Zürich untersuchte daher, wie Astrozyten auf den gezielten Verlust von Astrozyten reagieren. Ziel der Forscher um die Erstautoren Dr. Marina Herwerth und Dr. Matthias T. Wyss war es, die zugrunde liegenden Reparaturmechanismen aufzuklären und ihre mögliche Bedeutung für Erkrankungen wie Neuromyelitis-optica-Spektrum-Erkrankung (NMOSD), bei der körpereigene Antikörper die Zellen zerstören, zu untersuchen. Das kürzlich im Journal »Nature Neuroscience« veröffentlichte Ergebnis war unerwartet: Die Daten zeigten, dass Astrozyten nach einem örtlich begrenzten Astrozytenverlust ein überraschend hohes Reparaturpotenzial besitzen.

Bei NMOSD, einer seltenen Autoimmunerkrankung, werden Astrozyten im zentralen Nervensystem und vor allem an Sehnerv, Rückenmark und Hirnstamm durch Antikörper gegen das Protein Aquaporin-4 angegriffen und zerstört.

Am Mausmodell simulierte das Team aus Zürich ganz gezielt einen lokalen Verlust von Astrozyten in ansonsten weitgehend intaktem Hirngewebe, indem es einen Antikörper gegen Aquaporin-4 injizierten: In einem eng begrenzten Areal wurden die Astrozyten so selektiv abgetötet, ähnlich wie bei NMOSD. Anschließend wurden die Mäusehirne über mehrere Wochen mittels Zwei-Photonen-Mikroskopie beobachtet und kartiert, welche Gene in welchen Regionen aktiv werden.

Dabei beobachteten die Wissenschaftler eine deutliche Umstrukturierung der Astrozyten: Rund 50 bis 60 Prozent der reifen kortikalen Astrozyten am Rand der Läsion begannen, sich zu teilen, wobei die Zellen zunächst mehrere Kerne bildeten und dann ihre Zellfortsätze verlängerten. Anschließend wanderten die Zellkerne dieser »Tochterzellen« durch die langen, sternartigen Zellfortsätze der Astrozyten in den Bereich der Schädigung ein, besiedelten diese Region wieder und verknüpften das Astrozyten-Netzwerk neu.