Infektionen, chemische Stoffe, Stress – diese Umweltfaktoren beeinflussen das Risiko, eine psychiatrische oder neurologische Erkrankung zu entwickeln, vor allem wenn sie bereits vor der Geburt auftreten.
Die biologischen Mechanismen dahinter sind noch nicht vollständig erforscht. WissenschaftlerInnen untersuchten, wie sich Glukokortikoide, eine Art Steroidhormone, auf die frühen Phasen der Gehirnentwicklung auswirken.
Sie fanden ein verändertes Gleichgewicht von Neuronen-Typen:
Das zeigt, dass das Gehirn in seiner Entwicklungsphase anfälliger für äußere Einflüsse ist als bisher angenommen.
Glukokortikoide sind Teil der Stressreaktion des Körpers und wichtig für die Entwicklung des Embryos während der Schwangerschaft.
Droht eine Frühgeburt, werden daher häufig synthetische Glukokortikoide verschrieben, um die Lungenentwicklung des Embryos zu fördern.
2020 waren zehn Prozent aller Geburten weltweit (oder 13 Millionen Neugeborene) Frühgeburten.
Glukokortikoide sind demnach ein weit verbreitetes Medikament.
In einer jüngst veröffentlichten Studie untersuchten Leander Dony und seine KollegInnen vom Münchner Max-Planck-Institut für Psychiatrie, geleitet von Elisabeth Binder, die Wirkung synthetischer Glukokortikoide auf die Gehirnentwicklung.
Durchgeführt wurde die Studie zusammen mit Forschenden am Karolinska Institutet in Stockholm und dem Helmholtz Zentrum München, jeweils geleitet von Cristiana Cruceanu und Fabian Theis.
In ihrer Arbeit nutzten die Forschenden Gehirnorganoide. Das sind Modelle des sich entwickelnden Gehirns, die aus menschlichen Stammzellen gewonnen werden und in einer Petrischale reifen. In dieser Studie wurden Organoide über einen längeren Zeitraum hinweg synthetischen Glukokortikoiden ausgesetzt. So konnten die WissenschaftlerInnen eine hohe Belastung während der frühen Schwangerschaft simulieren. Die Organoide wurden dann mit nicht-behandelten Kontroll-Organoiden verglichen, die eine normale Gehirnentwicklung darstellen sollten.
Veränderte Verteilung von Neuronen
Das wichtigste Ergebnis war eine veränderte Verteilung verschiedener Typen von Neuronen:
In den behandelten Organoiden war der Anteil hemmender Neuronen höher, der Anteil erregender Neuronen niedriger als in den Kontroll-Organoiden.
Erregende Neuronen sorgen dafür, dass die nächstliegende Nervenzelle feuert und ein Signal weitergibt. Hemmende Neuronen hingegen verringern die Wahrscheinlichkeit, dass die nächste Nervenzelle feuert, und verlangsamen somit ein Signal. „Diese Ergebnisse zeigen, dass das menschliche Gehirn in den frühen Entwicklungsstadien sehr formbar und anfällig für äußere Einflüsse ist, noch mehr als bisher gedacht“, so Dony.
Ein Ungleichgewicht der Neuronen-Typen wurde schon aus genetischer Sicht mit psychiatrischen und neurologischen Erkrankungen in Verbindung gebracht.
Diese Studie zeigt erstmalig, dass Umwelteinflüsse den gleichen Effekt haben können. Mehr Wissen ist nötig, um zu verstehen, was das für das Krankheitsrisiko bedeutet: „Wir sehen mehr hemmende Neuronen, aber unsere Ergebnisse zeigen uns nicht, ob dies später ein Risiko oder sogar ein Schutz vor bestimmten Erkrankungen ist“, erklärt Cruceanu.
Organoide bieten WissenschaftlerInnen eine einzigartige Möglichkeit, die frühesten Phasen der Gehirnentwicklung zu verstehen. Zu wissen, welche Faktoren das Risiko für Krankheiten im späteren Leben beeinflussen – ob Umweltfaktoren, genetische Risiken oder eine Mischung aus beiden – kann helfen, bessere Behandlungen und Präventionsmaßnahmen zu entwickeln.
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Prof. Elisabeth Binder, MD, PhD binder@psych.mpg.de
Originalpublikation:
Dony et al., Chronic exposure to glucocorticoids amplifies inhibitory neuron cell fate during human neurodevelopment in organoids, Science Advances (2025), doi:10.1126/sciadv.adn8631
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