Einzelnes Protein beeinflusst intellektuelle und Verhaltensentwicklung

Es wurde festgestellt, dass ein einzelnes Protein eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Intelligenz und Verhalten während der Kindheit spielt, berichteten Forscher vom Florida Campus des Scripps Research Institute in der Fachzeitschrift Cell.
Mutationen in dem Gen, das für SynGAP1, ein Protein, kodiert, verursachen schätzungsweise bei etwa einer Million Menschen weltweit Behinderungen. Die Autoren erklärten, dass diese einzelne Genmutation bekanntermaßen zu geistiger Behinderung führt und das Risiko der Entstehung einer ASD (Autismus-Spektrum-Störung) erhöht.
Die Genmutation stört ernsthaft, wie sich die sich entwickelnden Gehirnschaltkreise in den frühen Lebensjahren eines Menschen organisieren. Die Forscher sagten, ihre Studie hilft zu erklären, wie genetische Mutationen für tiefgreifende Verhaltens- und kognitive Probleme verantwortlich sein können.
Genetische Mutationen, die Störungen der intellektuellen Behinderung und des Autismus verursachen, betreffen typischerweise Synapsen. Synapsen sind Verbindungen, bei denen zwei Nervenzellen innerhalb des komplexen elektrochemischen Signalsystems des Gehirns miteinander kommunizieren.
Die Wissenschaftler sagen das Von einem beträchtlichen Anteil von Kindern mit schweren Verhaltens- und intellektuellen Beeinträchtigungen wird angenommen, dass sie einzelne Mutationen in wichtigen neurologischen Entwicklungsgenen tragen. Niemand wusste vor dieser Studie genau, wie pathogene genetische Mutationen und Synapsenfunktionen mit einer gestörten intellektuellen Entwicklung zusammenhingen.
Teamleiter Prof. Gavin Rumbaugh sagte:

"In dieser Studie haben wir etwas gemacht, das noch niemand zuvor getan hat. Mit einem Tiermodell haben wir eine Mutation untersucht, von der bekannt ist, dass sie eine geistige Behinderung verursacht und zum ersten Mal eine ursächliche Verbindung zwischen abnormer Synapsenreifung während der Gehirnentwicklung und lebenslangem Auftreten aufzeigte kognitive Störungen, die üblicherweise bei Erwachsenen mit einer neurologischen Entwicklungsstörung auftreten.
Es gibt ein paar Gene, die nicht verändert werden können, ohne die normalen kognitiven Fähigkeiten zu beeinträchtigen. SynGAP1 ist eines der wichtigsten Gene in der Kognition - bisher wurde jedes Mal, wenn eine Mutation gefunden wurde, die die Funktion von SynGAP1 unterbricht, das Gehirn dieses Individuums einfach nicht richtig entwickelt. Es reguliert die Entwicklung der synaptischen Funktion wie kein anderes Gen, das ich je gesehen habe. "

In Tierversuchen stellten die Wissenschaftler fest, dass Synapsen, wenn eine Kopie von SynGAP1 fehlte, sich kurz nach der Geburt zu früh entwickelten. Dadurch "zünden" die Zellen viel häufiger - wissenschaftlich, sagen sie, dass "dies die Erregbarkeit dramatisch steigert". Die Gehirnzellen feuern im sich entwickelnden Hippocampus, einer für das Gedächtnis kritischen Region im Gehirn, häufiger als normal.
Während der frühen Entwicklungsphase eines Kindes ist das Gleichgewicht zwischen Hemmung und Erregbarkeit entscheidend - das ist der Zeitpunkt, an dem neuronale Verbindungen entstehen, die letztlich zu normalen Verhaltens- und kognitiven Funktionen führen.

Rumbaugh sagte:

"Man könnte denken, dass diese beschleunigte Entwicklung von Gehirn-Schaltkreisen Sie klüger machen würde. Aber die erhöhte Erregbarkeit desorganisiert tatsächlich die Entwicklung des Gehirns. Wir glauben, dass die frühe Reifung dieser exzitatorischen Synapsen den Zeitpunkt späterer Entwicklungs-Meilensteine ??stört. Es regnet das Chaos in diesem komplexen Prozess. eine normale intellektuelle und Verhaltensentwicklung zu verhindern. "

Mutationsreparaturen müssen genau zur richtigen Zeit durchgeführt werden

Wenn diese Mutationen nach Abschluss der kritischen Entwicklungsperiode induziert werden, ist der Einfluss auf die normale Synapsenfunktion vernachlässigbar, fanden die Autoren heraus. Wenn diese pathogenen Mutationen im Erwachsenenalter repariert werden, verbessern sich Verhalten und Kognition nicht.
Rumbaugh sagte: "Ein Schlüsselbefund ist, dass wir in der Lage waren, die Mutation zu entfernen und die SynGAP-Proteinspiegel bei erwachsenen Mäusen mit offensichtlichen kognitiven und Verhaltensproblemen wiederherzustellen, aber diese Intervention kam den Tieren nicht zugute."

Für wirksame Interventionen müssen sie frühzeitig durchgeführt werden

Ihre Ergebnisse legen nahe, dass eine frühzeitige Intervention bei neurologischen Entwicklungsstörungen, insbesondere bei kognitiven Problemen, von entscheidender Bedeutung ist.
Rumbaugh und sein Team versuchen herauszufinden, wann genau Mutationsreparaturen durchgeführt werden sollten, um den maximalen Nutzen zu erzielen.
Die Autoren glauben, dass, wenn diese kritischen Momente für die Behandlung identifiziert werden können, zusammen mit der sich schnell annähernden Fähigkeit, diese pathogenen Mutationen zu identifizieren, während das Baby noch im Mutterleib ist, wir einen möglichen Weg zur Beseitigung dieser Art von geistiger Behinderung haben können, und das Autismusrisiko stark reduzieren.
Rumbaugh sagte: "Wir glauben, dass eine Heilung möglich ist. Es ist wahrscheinlich, dass es viele andere einzelne Mutationen gibt, die unterschiedliche Formen dieser Spektrumsstörungen verursachen. Unsere Strategie könnte auch auf diese Störungen angewendet werden."
Forscher von Yale School of Medicine berichtet in der Zeitschrift für Autismus und Entwicklungsstörungen Diese frühe Intervention hilft Kindern mit einem ASD. Frühe Intervention führt zu besseren Gehirnfunktionen, Kommunikationsfähigkeiten und Verhaltensweisen.
Geschrieben von Christian Nordqvist