Bei einer speziell gezüchteten Fruchtfliege der Art Drosophila melanogaster ist durch einen Gendefekt die Struktur der Verbindungen zwischen Nerv und Muskel gestört: Eine winzige Mutation zerstört die Bauanleitung für ein Protein aus der Familie der so genannten Neuroligine. Dies haben jetzt Forscher entdeckt. Sie sind davon überzeugt, dass ihre Ergebnisse zumindest teilweise auf den Menschen übertragbar sind und Hinweise auf eine mögliche Ursache von Autismus liefern.
Beim Menschen wurden Neuroligine vor allem mit Autismus in Verbindung gebracht. Drastische Veränderungen auf zellulärer Ebene und an Nervenverbindungen konnten aber bis heute nicht nachgewiesen werden. „Deshalb sind die neuen Befunde so aufregend“, betont der Neurobiologe Professor Dr. Hermann Aberle von der Universität Münster dessen Team zusammen mit Kollegen um Professor Dr. Stephan Sigrist von der Freien Universität (FU) Berlin für die neuen Resultate verantwortlich ist.
„Sie liefern zum ersten Mal Hinweise darauf, dass strukturelle Defekte an Nervenverbindungen das mangelnde Sozialverhalten bei Autismus-Patienten hervorrufen könnten.“
Gestörte Kommunikation
Normalerweise setzt eine Nervenverbindung – eine Synapse – auf der so genannten präsynaptischen Seite am Nervenende chemische Botenstoffe frei, sobald sie durch einen elektrischen Nervenimpuls gereizt wird. An neuromuskulären Verbindungen, also an Schnittstellen zwischen Nerv und Muskel, driften diese Botenstoffe zur Muskelmembran auf der gegenüberliegenden postsynaptischen Seite. Dadurch wird eine Muskelkontraktion ausgelöst.
Die Wissenschaftler berichten nun in der Fachzeitschrift „Neuron“, dass Neuroligine an der Ausbildung des postsynaptischen Areals beteiligt sind. Bei einem defekten Neuroligin-Gen geht daher oft die halbe Nervenverbindung verloren. Eine geordnete Übertragung von Botenstoffen ist dann nicht mehr möglich, und die elektrische Kommunikation zwischen Nerven- und Muskelzellen ist gestört.
„Es ist, als ob ein Schiff in einer Schleuse stecken bleibt, weil das zweite Schleusentor nicht mehr aufgeht“, erklärt Aberle. Allerdings kommt die Kommunikation an den Nervenverbindungen der Fruchtfliege nicht völlig zum Erliegen. Daher sind die betroffenen Tiere lebensfähig, obwohl sie etwas schwächer sind als ihre Artgenossen.
Reduzierte Sprachentwicklung und mangelndes Sozialverhalten
Autismus ist eine relativ häufige psychische Erkrankung, die etwa jedes 200ste Neugeborene betrifft. Die Entwicklungsstörung ist begleitet von reduzierter Sprachentwicklung und mangelndem Sozialverhalten. Man weiß heute, dass genetische Faktoren eine wesentliche Rolle bei der Entstehung dieser Erkrankung spielen. Im Jahre 2003 brachte der Franzose Thomas Bourgeron defekte Neuroligin-Gene zum ersten Mal mit Autismus in Verbindung.
Aberle und Sigrist gehen davon aus, dass ihre jüngsten Beobachtungen auf Autismus-Patienten übertragen werden können, da die Funktionsweise und die Struktur der bei den Fliegen untersuchten Nervenverbindungen den Verschaltungen zwischen Nervenzellen im menschlichen Gehirn recht ähnlich sind. „Zukünftige Experimente könnten dies klären. Dank der Fruchtfliege gibt es jetzt erstmals Anhaltspunkte, an denen man anknüpfen kann“, betont Daniel Banovic, münsterscher Koautor der Studie.
Plastizitätsmechanismen außer Kraft gesetzt?
Der Fluss der Informationen in Netzwerken von Nerven wird im Wesentlichen durch Veränderungen der Aktivität von Synapsen gesteuert. Die Menge an freigesetztem Botenstoff ist dabei proportional der Reizstärke. Sie kontrolliert somit eine Verstärkung oder Abschwächung der synaptischen Aktivität. Stark erregte Nervenverbindungen werden strukturell verstärkt, selten benutzte Verbindungen werden abgebaut.
„Man nimmt heutzutage an, dass diese dynamische Plastizität eine entscheidende Rolle spielt, wenn Erlerntes dauerhaft abgespeichert werden soll“, so Aberle. Da bei fehlerhaftem Neuroligin-Gen die elektrische Aktivität nur lückenhaft weitergegeben werden kann, könnten die Plastizitätsmechanismen außer Kraft gesetzt sein und das Gleichgewicht von starken und schwachen Synapsen nachhaltig verändern, so die Forscher. Eine Verschiebung des synaptischen Gleichgewichts könnte als Auslöser für Verhaltensstörungen bei Autismus-Patienten infrage kommen.
(idw – Westfälische Wilhelms-Universität Münster, 14.06.2010 – DLO)
