Zebrafisch und Mensch sind offensichtlich erst einmal sehr unterschiedliche Spezies. Dennoch besitzen sie eine ähnliche evolutionäre Vergangenheit, die sich in Ähnlichkeiten auf zellularer und molekularer Ebene ausdrückt. „Die bei Zebrafischen erkennbaren regenerativen Fähigkeiten könnten auch inaktiv beim Menschen vorhanden sein und irgendwie aktiviert werden, wenn man den richtigen Schalter findet“, erklärt Dr. Kizil. „Aus diesem Grund untersuchen wir, ob und wie Zebrafische Neurodegeneration bekämpfen können. Wir möchten die grundlegenden molekularen Mechanismen einer solchen regenerativen Fähigkeit verstehen, um bessere klinische Therapien entwickeln zu können.“

Der Dresdner Neurowissenschaftler und seine Kollegen simulierten in der aktuellen Studie erfolgreich die Symptome der Alzheimer-Krankheit im Gehirn des Zebrafisches. Die Erkrankung wurde durch Amyloid-Beta42 (Aβ42)-Peptid – einer der Haupteinflussfaktoren der Krankheit im menschlichen Gehirn – ausgelöst. Genau wie im menschlichen Gehirn sammelten sich die Amyloid-Moleküle in den Neuronen des Zebrafisches an und lösten eine Immunreaktion, synaptische Degeneration und das Absterben der Nervenzellen sowie andere Funktionsstörungen aus. „Es ist uns erstmals gelungen, diese Erkrankung durch Aβ42-Ablagerungen bei einem ausgewachsenen Zebrafisch zu induzieren“, sagt Dr. Kizil.

Zusammenspiel zwischen Neurogenese und Immunreaktion

Die Aβ42-Ablagerungen lösten einen speziellen immunbezogenen Signalweg aus, der letztendlich zu einer erhöhten Neurogenese führte, d. h. der Produktion neuer Neuronen. „Wir stellten fest, dass ein Molekül mit dem Namen Interleukin-4 erheblich an der Produktion der Neuronen beteiligt ist. Das Molekül wird von den sterbenden Neuronen und Immunzellen freigesetzt. Anschließend wirkt es auf neurale Stammzellen, die Vorläufer der Neuronen sind, und steigert ihre Vermehrung“, erklärt Kizil. „Interleukin-4 ist bekanntermaßen an Immunreaktionen und Entzündungen beteiligt. Bisher konnte die direkte Auswirkung von IL4 auf die Vermehrung von Stammzellen jedoch nicht nachgewiesen werden.“

Besser zu verstehen, wie wir Entzündungserkrankungen manipulieren können, könnte uns helfen, neue Therapien gegen die Alzheimer-Krankheit zu entwickeln. Kizil erklärt: „Bei Menschen scheint eine Entzündung nicht als positives Signal zur Regeneration zu dienen, wie das bei Zebrafischen der Fall ist. Möglicherweise wird dies durch andere Faktoren verhindert, die komplex in diesen Prozess eingreifen. Unser Zebrafisch-Modell bietet die Möglichkeit, diese Faktoren einzeln zu studieren. Darüber hinaus unterstreicht unsere Studie die Bedeutung der Immunreaktion. Das heißt: Durch die Veränderung der Immunreaktion – beispielsweise durch Medikamente und Ansteuerung der richtigen Zelltypen – könnten wir das Potenzial menschlicher neuraler Stammzellen, sich zu vermehren und neue Neuronen zu produzieren, nutzen. Die Herausforderung wird natürlich darin bestehen herauszufinden, was mit diesen neuen Neuronen passiert. Doch bevor wir uns damit befassen können, müssen wir zunächst einmal mit den Stammzellen beginnen.“

Originalveröffentlichung
IL4/STAT6 signaling activates neural stem cell proliferation and neurogenesis upon Amyloid-β42 aggregation in adult zebrafish brain.
Prabesh Bhattarai, Alvin Kuriakose Thomas, Mehmet Ilyas Cosacak, Christos Papadimitriou, Violeta Mashkaryan, Cynthia Froc, Susanne Reinhardt, Thomas Kurth, Andreas Dahl, Yixin Zhang, Caghan Kizil.
Cell Reports, DOI: 10.1016/j.celrep.2016.09.075

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