Frühkindlicher Stress hinterlässt lebenslange Spuren im Gehirn

Forschende der Universitätsmedizin Mainz entdecken bisher unbekannten neurobiologischen Mechanismus, über den frühkindliche Stresserfahrungen zu psychischen Erkrankungen führen können.

Belastende Erfahrungen in der frühen Kindheit, beispielsweise eine gestörte Eltern-Kind-Bindung, gelten als Hauptrisikofaktoren für die Entwicklung von psychischen Erkrankungen im Erwachsenenalter. Die zugrundeliegenden neurobiologischen Mechanismen sind jedoch bisher nicht hinreichend geklärt. Ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitätsmedizin Mainz hat in einem Mausmodell gezeigt, dass frühkindliche Stresserfahrungen die Funktion von NG2+-Gliazellen langanhaltend beeinträchtigen können. Diese neue Erkenntnis kann den Forschenden zufolge als Grundlage für die Entwicklung neuer Therapieansätze bei stressbedingten psychischen Störungen wie der Depression dienen.

„Unsere Studienergebnisse ermöglichen neue Einblicke in die Pathophysiologie von frühkindlichem Stress und zeigen, dass die Kommunikation zwischen NG2+-Zellen und Neuronen bei stressbedingten Störungen von großer Bedeutung ist. Wir haben damit einen bisher unbekannten Mechanismus entdeckt, der stressassoziierten psychischen Erkrankungen wie der Depression zugrunde liegt. Insbesondere die Idee, dass wir durch die Modulation spannungsgesteuerter Natriumkanäle die Netzwerkaktivität wieder ins Gleichgewicht bringen und somit die regelrechte Funktion des Gehirns wiederherstellen können, birgt ein großes Potenzial für die Entwicklung neuartiger therapeutischer Ansätze in der Zukunft“, betont PhD Giulia Treccani, Arbeitsgruppenleiterin am Institut für Mikroskopische Anatomie und Neurobiologie (IMAN) der Universitätsmedizin Mainz und Erstautorin der Studie.

Lange sei übersehen worden, dass Gliazellen nicht nur das neuronale Netzwerk stützen, sondern auch Signale senden und mit den Neuronen kommunizieren. Das Hauptziel ihrer Untersuchungen sei es daher gewesen, erstmals die molekularen und funktionellen Auswirkungen von frühkindlichem Stress auf eine bestimmte Gliazellpopulation, die Oligodendrozyten-Vorläuferzellen, auch bekannt als NG2+-Zellen, zu charakterisieren, erklärte Treccani. „Wir wollten verstehen, inwieweit Stress in der frühen Kindheit die NG2+-Zellen und ihre Funktion beeinflusst und wie diese Veränderungen zu langanhaltenden negativen gesundheitlichen Folgen im späteren Leben führen können.“

In einem Mausmodell konnte das Team zeigen, dass frühkindlicher Stress das Transkriptom von NG2+-Zellen im Hippocampus beeinflusst. Die Transkriptionseffekte korrelierten dabei stark mit der Konzentration des Stresshormons Corticosteron. Als mögliche Ursache für die Entwicklung von stressbedingten psychischen Störungen identifizierten die Wissenschaftler im Rahmen ihrer Untersuchungen das durch den frühkindlichen Stress induzierte Kandidatengen Scn7a (Sodium channel protein type 7 subunit alpha).

Scn7a kodiert für eine Untereinheit von spannungsaktivierten Natriumkanälen, die von NG2+-Zellen während ihrer gesamten Lebensdauer häufig gebildet wird. Die Kanäle sind von grundlegender Bedeutung für die Übertragung von neuronalem Input auf NG2+-Zellen und daher für die Kommunikation zwischen Neuronen und NG2+-Zellen relevant. Bei den gestressten Tieren erhöhte sich die Stromdichte der spannungsaktivierten Natriumkanäle in den NG2+-Zellen des Hippocampus. Das bestätigt den Forschenden zufolge die funktionelle Bedeutung des Kandidatengens Scn7a. Darüber hinaus blieb Scn7a bis zum Erwachsenenalter in gestressten Tieren hochreguliert. Die Tiere zeigten zudem eine beeinträchtigte kognitive Leistung.

Allerdings waren nicht alle Tiere in gleichem Maße von den Auswirkungen durch die frühkindliche Stresserfahrung betroffen. „Diese Erkenntnis spiegelt die Situation in der menschlichen Bevölkerung sehr gut wider“, erläutert Treccani.

Originalpublikation:
Treccani G et al. Early life adversity targets the transcriptional signature of hippocampal NG2+ glia and affects voltage gated sodium (Nav) channels properties. Neurobiol Stress 2021;15:100338.