Inhibitorische neuronale Schaltkreise bremsen das Gliomwachstum

Eine neue Studie, die in der Fachzeitschrift „Neuron“ veröffentlicht wurde, zeigt, dass inhibitorische Schaltkreise im Gehirn die Kalziumaktivität in Gliomen sowie nachgeschaltete onkogene Programme unterdrücken können.

Hirntumoren wachsen nicht isoliert. Sie entwickeln sich in der hochaktiven Umgebung des Gehirns, in der Neuronen kontinuierlich elektrische und chemische Signale austauschen. Während frühere Studien gezeigt haben, dass neuronale Aktivität das Wachstum von Gliomen fördern kann, zeigt eine neue Studie, dass bestimmte neuronale Schaltkreise den gegenteiligen Effekt haben können: Sie wirken wie eine Bremse für das Fortschreiten des Tumors.

Ein japanisches Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Daisuke Kawauchi (Nagoya City University) hat in enger Zusammenarbeit mit Prof. Naofumi Uesaka (Institute of Science Tokyo) und weiteren Kolleginnen und Kollegen untersucht, welche Rolle inhibitorische Nervenzellen bei Gliomen spielen. Dabei stellten die Forschenden fest, dass diese Nervenzellen über ihre inhibitorische Aktivität das Wachstum der Tumorzellen beeinflussen.

Exzitatorische Signale standen bislang im Mittelpunkt

Gliome sind aggressive Hirntumoren, die in enger Wechselwirkung mit den umgebenden Neuronen stehen. Bisher lag der Schwerpunkt der Forschung vor allem auf der exzitatorischen neuronalen Aktivität, die das Tumorwachstum durch die Kommunikation zwischen Neuronen und Gliomzellen vorantreiben kann. Die Rolle inhibitorischer Neuronen war hingegen bislang unklar.

In der neuen Studie untersuchten die Forschenden mithilfe von Mausmodellen für Gliome bei Erwachsenen sowie aus Patientenproben gewonnenen Tumormodellen, ob inhibitorische Neuronen mit Gliomzellen kommunizieren und deren Verhalten beeinflussen. Sie stellten fest, dass inhibitorische Neuronen synaptische Kontakte zu Tumorzellen herstellen und dass eine Verstärkung der inhibitorischen Aktivität die Proliferation der Tumorzellen verringerte sowie in präklinischen Modellen die Überlebenszeit verlängerte.

Kalziumaktivität vermittelt den antitumoralen Effekt

Das Team entdeckte zudem, dass dieser Effekt mit der Kalziumdynamik innerhalb der Tumorzellen zusammenhing. Gliomzellen zeigten während der Proliferationsphasen aktive Kalziumtransienten; die Aktivierung inhibitorischer Schaltkreise unterdrückte jedoch diese Kalziumsignale im Tumor. Umgekehrt schwächte die Wiederherstellung der Kalziumaktivität in den Tumorzellen den antiproliferativen Effekt der Aktivierung inhibitorischer Schaltkreise ab, was darauf hindeutet, dass die Kalziumdynamik des Tumors ein zentraler Vermittler dieses durch neuronale Schaltkreise gesteuerten Effekts ist.

Weiterführende Analysen ergaben, dass die Aktivierung inhibitorischer Schaltkreise YAP1- und mTOR-assoziierte onkogene Programme reduzierte – zwei Signalwege, die mit Tumorwachstum und -überleben in Verbindung stehen. Zusammengenommen legen die Ergebnisse nahe, dass inhibitorische Signale aus der umgebenden Mikroumgebung des Gehirns das Fortschreiten von Gliomen bei Erwachsenen bremsen können, indem sie kalziumgesteuerte Wachstumsprogramme in den Tumorzellen unterdrücken. „Unsere Studie zeigt, dass das Gehirn nicht bloß ein Umfeld ist, das das Tumorwachstum lediglich zulässt“, sagt Kawauchi. „Bei Gliomen im Erwachsenenalter können inhibitorische Schaltkreise als tumorunterdrückende Kraft wirken, indem sie die Kalziumaktivität des Tumors sowie nachgeschaltete onkogene Signalwege dämpfen.“

Präklinische Ergebnisse eröffnen therapeutische Perspektiven

Die Ergebnisse liefern einen Beitrag zu dem sich schnell entwickelnden Forschungsfeld der „Cancer Neuroscience“, das untersucht, wie neuronale Aktivität und Tumorbiologie interagieren. Zudem unterstreichen sie, wie wichtig es ist, Gliome nicht nur als Erkrankung der Krebszellen selbst zu betrachten, sondern als Erkrankung, deren Verlauf durch das umfassendere Ökosystem des Gehirns mitbestimmt wird.

Obwohl die Studie an präklinischen Modellen durchgeführt wurde, eröffnet die Arbeit die Möglichkeit, dass eine Verstärkung der inhibitorischen Aktivität oder eine Unterdrückung der Kalziumaktivität im Tumor als Ansatzpunkt für neue Therapiestrategien bei Gliomen im Erwachsenenalter dienen könnte. Weitere Forschung ist erforderlich, um zu klären, wie diese Mechanismen bei verschiedenen Gliom-Subtypen wirken und ob sie sich bei Patienten sicher gezielt beeinflussen lassen.

(lj/BIERMANN)

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