Schizophrenie-Risikofaktoren führen zu instabilen neuronalen Netzwerken

Wie funktioniert Schizophrenie auf molekularer Ebene und wie groß ist der genetische Einfluss? Mit modernen Bildgebungsverfahren analysierten Forscher des e:Med-Verbunds IntegraMent dynamische Hirnnetzwerke, um die molekularen und genetischen Einflüsse auf Schizophrenie zu untersuchen. Die Wissenschaftler fanden dabei heraus, dass Glutamat-Rezeptoren besonders wichtig für die Stabilität neuronaler Netzwerke sind und somit eine große Rolle bei Schizophrenie spielen.

Highlight aus dem e:Medium

Wie funktioniert Schizophrenie auf molekularer Ebene? Wie groß ist der genetische Einfluss? Bisher war lediglich bekannt, dass bei Schizophrenie-Patienten die Interaktionen zwischen Hirnregionen anders verlaufen und dass die Erkrankung eine starke erbliche Komponente hat. Es war jedoch nicht klar, welche molekularen und genetischen Einflüsse zu diesen Änderungen führen. Studien zeigen, dass eine verminderte Aktivität der Glutamat-Rezeptoren und die hierdurch eingeschränkte Signalübertragung zwischen den Nervenzellen wichtig sein könnte.
e:Med Wissenschaftler um Urs Braun, Dr. Dr. Heike Tost und Professor Andreas Meyer-Lindenberg (IntegraMent) haben jetzt mittels Bildgebungsverfahren und pharmakologischer Interventionen entdeckt, dass Schizophrenie-Patienten neuronale Netzwerke mit geringerer Stabilität bilden. Dies führen die Forscher auf eine veränderte glutamaterge Signalübertragung zurück, die stark genetisch beeinflusst wird.

In der Studie wurden mittels funktioneller Magnetresonanztomographie die Hirnregionen von Patienten, gesunden Verwandten 1. Grades und einer Kontrollgruppen untersucht, während diese eine Gedächtnisaufgabe lösten (n-back Test). Schon hierbei zeigte sich, dass die Hirnregionen der Patienten anders miteinander kommunizierten und labilere Netzwerke bildeten, als die der Kontrollgruppe. Interessanterweise zeigten auch die dynamischen Hirnnetzwerke der Verwandten, die etwa die Hälfte der Risikogene tragen, derartige Abweichungen. Diese Änderungen lagen im Mittel zwischen den Kontrollpersonen und den Patienten, was auf einen großen genetischen Einfluss schließen lässt.
In weiteren Versuchen nahmen die Kontrollpersonen ein Medikament ein, welches die Glutamat-Rezeptoren blockiert. Durch diese Beeinträchtigung der Signalübertragung zeigte sich ein ähnliches Bild im Gehirn, wie es auch bei Patienten beobachtet wurde.
Die Wissenschaftler folgerten hieraus, dass Glutamat-Rezeptoren eine entscheidende Rolle bei der Bildung stabiler neuronaler Netzwerke und somit für die Schizophrenie spielen. Diese neuronalen Dynamiken sind somit ein interessantes Ziel für die Entwicklung effizienter Medikation.

Originalpublikation:
Braun, U., Schäfer, A., Bassett, D.S., Rausch, F., Schweiger, J.I., Bilek, E., Erk, S., Romanczuk-Seiferth, N., Grimm, O., Geiger, L.S., Haddad, L., Otto, K., Mohnke, S., Heinz, A., Zink, M., Walter, H., Schwarz, E., Meyer-Lindenberg, A., Tost, H., 2016. Dynamic brain network reconfiguration as a potential schizophrenia genetic risk mechanism modulated by NMDA receptor function. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 113, 12568–12573. dx.doi.org/10.1073/pnas.1608819113

Kontakt:
Dr. Dr. Heike Tost, Urs Braun, Prof. Meyer-Lindenberg Konsortium IntegraMent
Zentralinstitut für seelische Gesundheit, Mannheim
https://www.zi-mannheim.de/en/research/departments-research-groups-institutes/psychiatry-psychotherapy.html

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