Ein neu entdeckter Gehirnmechanismus im Zusammenhang mit Angstzuständen und Zwangsstörungen wurde entdeckt

Eine Studie von Gesundheitswissenschaftlern der University of Utah enthüllte die wichtige Rolle von Mikroglia, einem kleinen Zelltyp im Gehirn, bei der Kontrolle angstbedingter Verhaltensweisen. Die Studie ergab, dass bestimmte Mikroglia-Populationen Angstzustände und Zwangsverhalten (OCSD) auslösen können, während andere diese hemmen. Diese bahnbrechende Forschung widerlegt die bisherige Annahme, dass Neuronen, der dominierende Zelltyp des Gehirns, die alleinigen Kontrolleure des Verhaltens sind.

Gesundheitswissenschaftler der University of Utah haben herausgefunden, dass Mikroglia, ein Untertyp von Gehirnzellen, eine Schlüsselrolle bei der Kontrolle von Angstzuständen und Zwangsstörungen (OCSD) spielt. Durch die Stimulierung bestimmter Mikroglia-Populationen können Forscher diese Verhaltensweisen bei Mäusen aktivieren oder hemmen. Diese neue Erkenntnis stellt die Annahme in Frage, dass Neuronen die alleinigen Kontrolleure des Verhaltens sind, und bietet einen vielversprechenden Weg für Therapien zur Behandlung von Angstzuständen.

Die Pandemie und ihre Folgen haben die Angst auf ein neues Niveau gehoben. Die Ursachen angstbedingter Erkrankungen, einschließlich Zwangsstörungen (OCSD), bleiben jedoch unklar. In einer neuen Studie haben Wissenschaftler der University of Utah Health Erkenntnisse über die Bedeutung eines sekundären Zelltyps im Gehirn – Mikroglia – für die Kontrolle angstbedingter Verhaltensweisen bei Labormäusen gewonnen. Traditionell ging man davon aus, dass Neuronen – der dominierende Zelltyp im Gehirn – das Verhalten steuern.

Die Forscher zeigten, dass bestimmte Gruppen von Mikroglia, ähnlich wie die Tasten eines Gamecontrollers, Angstzustände und OCSD-Verhalten aktivieren, während andere sie hemmen. Darüber hinaus kommunizieren Mikroglia mit Neuronen, um Verhaltensweisen auszulösen. Die Ergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht Molekulare PsychiatrieDies könnte schließlich zu neuen Ansätzen für gezielte Therapien führen.

Gesundheitswissenschaftler der University of Utah haben Einblicke in die Bedeutung eines sekundären Zelltyps im Gehirn – Mikroglia – für die Kontrolle angstbedingter Verhaltensweisen gewonnen. Die Erkenntnisse könnten zu neuen Ansätzen für gezielte Therapien führen. Bildnachweis: Charlie Ellert, University of Utah Health

„Ein bisschen Angst ist eine gute Sache“, sagt Nobelpreisträger Mario Capecci, Ph.D., angesehener Professor für Humangenetik an der Spencer Fox Eccles School of Medicine der University of Utah und leitender Autor der Studie. „Angst regt uns an, motiviert uns, gibt uns den zusätzlichen Antrieb, der uns sagt: ‚Ich kann‘. Aber eine große Dosis Angst überwältigt uns. Wir werden geistig gelähmt, das Herz schlägt schneller, wir schwitzen und Verwirrung macht sich in unserem Kopf breit. ”

„Diese Arbeit ist einzigartig und hat das aktuelle Dogma über die Rolle der Mikroglia-Funktion im Gehirn in Frage gestellt.“

Die neu identifizierten Mechanismen könnten wichtig sein, um unter normalen Umständen Verhaltensweisen im gesunden Bereich aufrechtzuerhalten. Unter pathologischen Bedingungen, sagt Capecchi, können Mechanismen Verhaltensweisen hervorrufen, die schwächend werden.

„Diese Arbeit ist einzigartig und hat das aktuelle Dogma über die Rolle der Mikroglia-Funktion im Gehirn in Frage gestellt“, sagt Naveen Nagajaran, PhD, Genetiker und Neurowissenschaftler an der U of U Health und Hauptautor der Studie.

Mikroglia-Behandlung

Mäuse mit OCSD-ähnlichem Verhalten können der selbstständigen Fellpflege nicht widerstehen. Sie lecken ihren Körper so sehr, dass ihr Fell abfällt und sie Blasen bekommen. Zuvor hatte Capecchis Team herausgefunden, dass eine Mutation in einem Gen namens Hoxb8 dazu führte, dass Mäuse Anzeichen chronischer Angst zeigten und sich übermäßig konditionierten. Überraschenderweise stellten sie fest, dass die Ursache dieser Verhaltensweisen eine Art Immunzelle namens Mikroglia war. Mikroglia machen nur 10 % der Zellen im Gehirn aus und gelten als „Müllsammler“ des Gehirns, die absterbende Neuronen – die häufigste Gehirnzelle – und abnormal geformte Proteine ​​beseitigt haben. Ihre Ergebnisse gehörten auch zu den ersten, die zeigten, dass Hoxb8-Mikroglia für die Verhaltenssteuerung durch die Kommunikation mit bestimmten neuronalen Schaltkreisen wichtig sind.

Sehr geehrter Professor Mario Capecchi, Ph.D. und Naveen Nagagaran, Ph.D., University of Utah. Bildnachweis: Charlie Ellert, University of Utah Health

Doch wie Mikroglia diese Aufgaben erfüllen, bleibt ein Rätsel. Um mehr herauszufinden, wandte sich Nagajaran der Optogenetik zu, einer Technik, die Laserlicht mit Gentechnik kombiniert. Verwenden Sie wie beim Spielen eines Videospiels einen Laser, um bestimmte Gruppen von Mikroglia im Gehirn zu stimulieren.

Zur Überraschung der Forscher können sie durch das Umlegen eines Schalters angstbedingte Verhaltensweisen auslösen. Als sie mit einem Laser eine Subpopulation, Hoxb8-Mikroglia, stimulierten, wurden die Mäuse unruhiger. Als der Laser Hoxb8-Mikroglia in anderen Teilen des Gehirns anregte, bereiteten sich die Mäuse darauf vor. Das Targeting der Hoxb8-Mikroglia an anderer Stelle hatte mehrere Auswirkungen: Die Mäuse steigerten ihre Angst, machten sich bereit und erstarrten dann, ein Anzeichen für Angst. Immer wenn die Wissenschaftler die Laser ausschalten, hören die Verhaltensweisen auf.

„Es war eine große Überraschung für uns“, sagt Nagarajan. „Traditionell wurde angenommen, dass nur Neuronen Verhaltensweisen hervorrufen können. Die aktuellen Ergebnisse zeigen eine zweite Möglichkeit auf, wie das Gehirn mithilfe von Mikroglia Verhaltensweisen erzeugt.“ Tatsächlich führte die Stimulierung der Mikroglia mit dem Laser dazu, dass benachbarte Neuronen stärker feuerten, was darauf hindeutet, dass die beiden Zelltypen miteinander kommunizieren, um unterschiedliche Verhaltensweisen auszulösen.

Sehr geehrter Professor Mario Capecchi, Ph.D. und Naveen Nagagaran, Ph.D., University of Utah. Bildnachweis: Charlie Ellert, University of Utah Health

Weitere Experimente zeigten eine weitere Kontrollebene durch eine Gruppe von Mikroglia, die Hoxb8 nicht exprimieren. Die gleichzeitige Stimulation von „Non-Hoxb8“- und Hoxb8-Mikroglia verhinderte das Auftreten von Angstzuständen und OCSD-ähnlichen Verhaltensweisen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die beiden Mikroglia-Populationen wie Bremsen und Beschleuniger wirken. Unter normalen Bedingungen gleichen sie sich gegenseitig aus und erzeugen Pathologien, wenn die Signale aus dem Gleichgewicht geraten.

Die Forschung zeigt, dass der Ort und die Art der Mikroglia zwei Merkmale sind, die für die Regulierung von Angstzuständen und Verhaltensweisen bei OCSD wichtig zu sein scheinen. Von dort aus kommunizieren die Mikroglia mit bestimmten Neuronen und neuronalen Schaltkreisen, die letztendlich das Verhalten steuern, sagt Capecci. „Wir wollen mehr über die bidirektionalen Verbindungen zwischen Neuronen und Mikroglia erfahren“, sagt er. „Wir wollen wissen, was dafür verantwortlich ist.“ Die Identifizierung dieser Wechselwirkungen bei Mäusen könnte zu therapeutischen Zielen für die Kontrolle übermäßiger Angstzustände bei Patienten führen.

Referenz: „Die optogenetische Stimulation von Maus-Hoxb8 in bestimmten Gehirnregionen verursacht Angst, Fellpflege oder beides.“ Von Naveen Nagarajan und Mario R. Capechi, 10. April 2023, hier verfügbar. Molekulare Psychiatrie.
DOI: 10.1038/s41380-023-02019-w