Molekulare Basis für Gedächtnis und Lernen

For­sche­rin­nen der Goe­the-Uni­ver­si­tät Frank­furt haben her­aus­ge­fun­den, wie drei Schlüs­sel­mo­le­kü­le die Pro­zes­se des Ler­nens und Erin­nerns steu­ern. Dar­aus erge­ben sich auch neue Anhalts­punk­te für die Alz­hei­mer-The­ra­pie.

Das Gehirn kann sich neu­en Situa­tio­nen anpas­sen, indem es die Syn­ap­sen zwi­schen den Ner­ven­zel­len umbaut, auf- oder abbaut. Ins­be­son­de­re wird die Signal­stär­ke regu­liert, indem die Zahl der Rezep­to­ren in der Ner­ven­zell­mem­bran immer wie­der neu ange­passt wird. Das erklärt, war­um wir häu­fig benö­tig­te Gedächt­nis­in­hal­te schnel­ler parat haben als bei­spiels­wei­se Infor­ma­tio­nen, die wir vor Jah­ren für eine Prü­fung gelernt und nie wie­der benö­tigt haben.

Die Arbeits­grup­pe von Prof. Amparo Acker-Pal­mer vom Insti­tut für Zell­bio­lo­gie und Neu­ro­wis­sen­schaft an der Goe­the-Uni­ver­si­tät hat in ihrer Stu­die die Haupt­über­trä­ger der sti­mu­lie­ren­den Signa­le, die soge­nann­ten AMPA-Rezep­to­ren, unter­sucht. Im Hip­po­cam­pus, der Hirn­re­gi­on für das Ler­nen und Erin­nern, kön­nen die Ner­ven­zel­len die Zahl der akti­ven, „auf Emp­fang gestell­ten“ Rezep­to­ren ähn­lich wie Anten­nen aus­fah­ren oder wie­der ein­zie­hen. Auf die­se Wei­se regu­lie­ren sie die Signal­stär­ke. Wie die For­sche­rin­nen jetzt her­aus­ge­fun­den haben, sind an die­ser Regu­la­ti­on drei Schlüs­sel­mo­le­kü­le betei­ligt: GRIP1, ephrinB2 und ApoER2, ein Rezep­tor für das Signal­mo­le­kül Ree­lin.

Das sind fas­zi­nie­ren­de Ergeb­nis­se, weil sowohl ephrinB2 als auch Ree­lin seit Jah­ren für die Ent­wick­lung des Gehirns als ent­schei­dend bekannt sind“, erklär­te Acker-Pal­mer. „Zudem haben frü­he­re Arbei­ten aus mei­nem Labor gezeigt, dass es bei der Aus­brei­tung von Neu­ro­nen wäh­rend der Gehirn­rei­fung eine Wech­sel­wir­kung zwi­schen dem Ree­lin-Signal­weg und den ephrin­Bs gibt.“

Offen­bar kann ein und der­sel­be Mecha­nis­mus inner­halb der Zel­le ganz unter­schied­li­che Funk­tio­nen über­neh­men. Dass makro­mo­le­ku­la­re Kom­ple­xe aus ephrinB2 und ApoER2 Pro­zes­se der neu­ro­na­len Migra­ti­on regu­lie­ren, fand die Arbeits­grup­pe von Acker-Pal­mer bereits in einer vor­an­ge­gan­ge­nen Stu­die her­aus. Dass die­se zusam­men mit GRIP1 auch die Gehirn-Plas­ti­zi­tät im Erwach­se­nen­al­ter beein­flus­sen, konn­ten die For­sche­rin­nen in der aktu­el­len Stu­die zei­gen, indem sie die Inter­ak­ti­on der Mole­kü­le gezielt hemm­ten. Infol­ge­des­sen waren die Neu­ro­nen nicht mehr fähig, auf Ände­run­gen in der Akti­vi­tät ihres Netz­werks zu reagie­ren. Außer­dem zeig­ten sie Defek­te bei der Lang­zeit-Plas­ti­zi­tät, wel­che die zel­lu­lä­re Grund­la­ge für das Ler­nen und das Gedächt­nis dar­stellt.

Bemer­kens­wert ist, dass ApoER2 und ephrinB2 bei­de mit der Ent­wick­lung von Alz­hei­mer zusam­men­hän­gen, obwohl der Mecha­nis­mus noch unklar ist”, so Acker-Pal­mer. „Sicher ist, dass wir durch unse­re For­schung nicht nur neue Inter­ak­tio­nen von Schlüs­sel­mo­le­kü­len für die Regu­la­ti­on von Ler­nen und Gedächt­nis gefun­den haben, son­dern auch poten­zi­el­le Angriffs­punk­te für die Behand­lung der Alz­hei­mer-Krank­heit.“

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Quelle
Goethe-Universität Frankfurt am Main
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