Wenn es um das Gehirn, " mehr ist besser " kommt scheint wie eine naheliegende Vermutung . Aber im Fall der Synapsen , die die Verbindungen zwischen den Gehirnzellen , zu viele oder zu wenige können sowohl die Gehirnfunktion zu stören sind .
Forscher an der Princeton University und der University of California - San Diego ( UCSD ) vor kurzem festgestellt , dass ein Immunsystem Protein namens MHCI oder Haupthistokompatibilitätskomplex Klasse I, Mondlicht im Nervensystem , an der Regulierung der Zahl der Synapsen , die übertragen chemischen und elektrische Signale zwischen den Neuronen. Die Forscher berichten im Journal of Neuroscience , dass im Gehirn MHCI könnte eine unerwartete Rolle bei Erkrankungen wie spielen Alzheimer-Krankheit , Typ-II- Diabetes und Autismus.
MHCI Proteine für ihre Rolle im Immunsystem , wo sie Proteinfragmente von Pathogenen und Krebszellen vorhanden , um Zellen , die weißen Blutzellen mit einer zentralen Rolle bei der Reaktion des Körpers auf eine Infektion von T bekannt. Diese Darstellung erlaubt es T-Zellen zu erkennen und abzutöten infizierten und Krebszellen .
Im Gehirn jedoch , fanden die Forscher , dass MHCI Immunmolekülesind eine der einzige bekannte Faktoren, die die Dichte der Synapsen zu begrenzen, um sicherzustellen, dass Synapsen bilden, in die entsprechenden Zahlen notwendig, gesunde Hirnfunktion unterstützen. MHCI begrenzt Synapsendichtedurch Hemmung Insulin-Rezeptoren , die die körpereigene Zuckerstoffwechsel zu regulieren und , im Gehirn, in der Synapsenbildung fördern .
Senior-Autor Lisa Boulanger , Assistant Professor in der Abteilung für Molekularbiologie und der Princeton Neuroscience Institute ( PNI) , sagte, dass Rolle MHCI in eine angemessene Insulinsignal und Synapsendichteergibt sich die Möglichkeit , die Aktivität des Proteins ändert könnten Erkrankungen wie Alzheimer beitragen Erkrankungen, Typ -II-Diabetes und Autismus . Diese Bedingungen wurden alle mit einer komplexen Kombination gestört insulinSignalWege, Veränderungen Synapsen Dichte assoziiert, und Entzündung , Die Immunsystem- Molekülen wie MHC I aktiviert .
Patienten mit Typ- II -Diabetes zu entwickeln " Insulinresistenz " , bei denen Insulin -Rezeptoren unfähig werden, reagiert , um Insulin, wobei der Grund dafür nicht bekannt ist, wobei Boulanger . Ebenso Patienten mit Alzheimer- Krankheit zu entwickeln Insulinresistenz im Gehirn, so ausgeprägt ist, haben einige der Krankheit genannt " Diabetes Typ III , " Boulanger gesagt.
"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin , dass Veränderungen in MHCI Immunproteinekönnte zu Störungen der Insulinresistenz beitragen", sagte Boulanger . " Zum Beispiel wird eine chronische Entzündung mit Typ II Diabetes, aber der Grund für diese Verbindung ist ein Rätsel . Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die entzündungsbedingte Veränderungen MHCI könnten Auswirkungen Insulinsignalweg in Neuronen und möglicherweise anderswo. "
MHCI Stufen sind ebenfalls in den Gehirnen von Menschen mit Alzheimer- Erkrankung " dramatisch verändert ", so Boulanger . Normale Speicher hängt von geeigneten Ebenen von MHCI . Boulanger war leitende Autor auf einem 2013 in der Zeitschrift Lernen und Gedächtnis , die , dass Mäuse gezüchtet, um weniger funktional MHCI Proteine wiesen markante Veränderungen in der Funktion des Hippocampus , einem Teil des Gehirns, in dem einige Erinnerungen entstehen produzieren gefunden und hatte schwere Speicher Beeinträchtigungen.
" MHCI Levels sind in der Alzheimer- Gehirn verändert , und die Änderung MHCI Ebenen in Mäusen unterbricht Speicher reduziert Synapsenzahlund bewirkt neuronalen Insulinresistenz, die alle Kernfunktionen der Alzheimer- Krankheit" Boulanger gesagt.
Verbindungen zwischen MHCI und Autismus auch entstehen , sagte Boulanger . Menschen mit Autismus haben mehr Synapsen als in spezifischen Hirnregionen üblich. Darüber hinaus wurden mehrere Autismus assoziierten Gene regulieren Synapse Zahl , die oft über ein Signalprotein mTOR als bekannt ( Säugetier- Ziel von Rapamycin) . In ihrer Studie , Boulanger und ihre Co-Autoren fanden heraus, dass Mäuse mit reduzierten Ebenen der MHCI waren Insulin - Rezeptor erhöht Signalisierung über mTOR-Signalwegs , und damit mehr Synapsen. Wenn erhöhte mTOR Signal wurde MHCI -defizienten Mäusen reduziert wurde der Normal Synapse Dichte wiederhergestellt.
So sagte Boulanger, MHCI und Autismus - assoziierten Gene scheinen auf den mTOR - Synapse Regulierung Weg zusammenlaufen. Das ist faszinierend, da die Entzündung während der Schwangerschaft , die MHCI Ebenen verändert in der fetalen Gehirns , kann leicht das Risiko von Autismus bei genetisch prädisponierten Personen zu erhöhen, sagte sie.
"Up - Regulieren MHCI ist wesentlich für die mütterliche Immunantwort , aber unter Änderung MHCI Aktivität im fötalen Gehirn als synaptische Verbindungen werden gebildet potenziell beeinflussen Synapsendichte" Boulanger gesagt.
Ben Barres , Professor für Neurobiologie, Entwicklungsbiologie und Neurologie an der Stanford University School of Medicine, sagte, dass es ist bekannt, dass sowohl Insulin - Rezeptor-Signal erhöht Synapsendichte und MHCI Signalisierung verringert sie , sind die Forscher das erste zu zeigen, dass MHCI tatsächlich wirkt Insulin-Rezeptoren zu Synapsendichte zu steuern .
"Die Idee , dass es eine direkte Interaktion zwischen diesen beiden Signalanlagen vereinbar sein kommt eine große Überraschung ", sagte Barres , die nicht an der Studie beteiligt war . "Diese Entdeckung wird nicht nur neue Einblicke in die Gehirn-Schaltung entwickelt , sondern um neue Einblicke in rückläufigen Gehirnfunktion , die mit dem Altern tritt zu führen."
Insbesondere schlägt die Forschung eine mögliche funktionelle Verbindung zwischen Typ II Diabetes und Alzheimer-Krankheit, die Barres .
"Typ -II-Diabetes ist vor kurzem als ein Risikofaktor für die Alzheimer-Krankheit hervorgegangen , aber es war nicht klar, was die Verbindung zur Synapse Verlust mit Alzheimer-Krankheit erlebt ", sagte er . " Da die Typ-II- Diabetes ist durch eine verminderte Insulinreaktionsfähigkeitbegleitet , kann es sein , dass die MHCI Signalisierung wird der Lage, normale Insulin-Signal überwinden und zur Synapsen Rückgang der Erkrankung . "
Forschung während der letzten 15 Jahre haben gezeigt, dass MHCI lebt ein fruchtbarer Doppelleben im Gehirn , die Boulanger . Das Gehirn ist " immun privilegierte ", also das Immunsystem reagiert nicht so schnell oder effektiv wahrgenommene Bedrohungen im Gehirn. Dutzende von Studien haben jedoch gezeigt, daß MHCI ist nicht nur in der gesunden Gehirn vorhanden , ist aber essentiell für die normale Entwicklung des Gehirns und der Funktion, die Boulanger . A 2013 Papier aus ihrem Labor in der Zeitschrift Molecular and Cellular Neuroscience veröffentlicht hat gezeigt, dass MHCI ist selbst in der fetalen - Maushirn vorhanden ist, zu einem Zeitpunkt , wenn das Immunsystem noch nicht ausgereift ist .
"Viele Leute dachten, dass Immunmolekülewie MHCI muss vom Gehirn fehlen, " sagte Boulanger . " Es stellt sich heraus , dass MHCI Immun Proteine im Gehirn arbeiten - sie etwas ganz anderes zu tun Die Doppelrolle dieser Proteine des Immunsystems und des Nervensystems kann es ihnen ermöglichen, sowohl positive und negative Auswirkungen Wechselwirkungen zwischen den beiden Systemen zu vermitteln. ".