Zusammenfassung: Immunsystemzellen in weiblichen Rattengehirnen verbrauchen und verdauen Neuronen, formen während der Entwicklung eine bestimmte Gehirnregion und beeinflussen möglicherweise das Verhalten.
Dieser Einblick in das Zusammenspiel zwischen biologischem Geschlecht, Immunsystem und Gehirnentwicklung kann den Weg ebnen, um zu verstehen, warum bestimmte Gehirnerkrankungen bei einem Geschlecht häufiger vorkommen, und könnte zukünftige Behandlungen oder Präventionsstrategien informieren.
Wichtige Punkte:
- Zellen des Immunsystems in weiblichen Rattengehirnen verbrauchen und verdauen Neuronen und formen während der Entwicklung eine bestimmte Gehirnregion.
- Dieser Prozess könnte sich auf das Verhalten auswirken, wie z. B. die Geruchspräferenz, die ein Indikator für die Präferenz von Sexualpartnern bei Nagetieren ist.
- Das Verständnis der Rolle des biologischen Geschlechts und des Immunsystems bei der Gehirnentwicklung kann helfen, die Prävalenz bestimmter Gehirnstörungen bei einem Geschlecht gegenüber einem anderen zu erklären.
Quelle: Universität von Maryland
Forscher haben festgestellt, dass das biologische Geschlecht eine Rolle bei der Bestimmung des Risikos einer Person für Hirnerkrankungen spielt. Beispielsweise werden bei Jungen häufiger Verhaltensstörungen wie Autismus oder Aufmerksamkeitsdefizitstörung diagnostiziert, während Frauen eher an Angststörungen, Depressionen oder Migräne leiden.
Experten verstehen jedoch nicht vollständig, wie Sex zur Gehirnentwicklung beiträgt, insbesondere im Zusammenhang mit diesen Krankheiten. Sie denken, dass es teilweise etwas mit der unterschiedlichen Größe bestimmter Gehirnregionen zu tun haben könnte.
Forscher der University of Maryland School of Medicine glauben nun, dass sie den Mechanismus dafür identifiziert haben, warum und wie sich eine Gehirnregion in der Größe zwischen Männern und Frauen unterscheidet, so eine im Februar veröffentlichte Studie PNAS.
Die an Ratten durchgeführte Studie ergab, dass Zellen des Immunsystems im Gehirn von Frauen Neuronen verbrauchen und verdauen, um diese Gehirnregion während der Entwicklung zu formen.
Die Forscher fanden auch heraus, dass das Herumbasteln an der Größe dieser Gehirnregion, die sich in den ersten Lebenstagen bildet, einen Einfluss darauf hatte, ob weibliche Ratten noch den Geruch männlicher Ratten bevorzugten. Bei Nagetieren ist diese „Geruchspräferenz“ ein Indikator für die Bevorzugung von Sexualpartnern, wobei weibliche Ratten typischerweise die Gerüche von Männchen bevorzugen.
Obwohl diese Rattenneigungen nicht direkt auf die Präferenzen menschlicher Sexualpartner zutreffen, zeigen die Ergebnisse, dass Veränderungen im Gehirn, die vom Immunsystem bestimmt werden, später das Verhalten beeinflussen können.
Das genaue Verständnis, wie das biologische Geschlecht und das Immunsystem zur Bildung des sich entwickelnden Gehirns beitragen, könnte Experten eines Tages helfen zu verstehen, warum bestimmte Gehirnerkrankungen bei einem Geschlecht häufiger auftreten als bei einem anderen, und könnte Aufschluss über bessere Möglichkeiten zur Behandlung oder Vorbeugung dieser Erkrankungen geben.
„Obwohl es viele Überschneidungen zwischen den Gehirnen von Männern und Frauen gibt, scheint es das Immunsystem zu sein, das einen Großteil der natürlichen Variation bereitstellt. Dies kann auftreten, weil das Immunsystem auf Variabilität ausgelegt ist, um auf eine Vielzahl von Angriffen von außen reagieren zu können“, sagte UMSOM-Dekan Mark Gladwin, MD, Vizepräsident für medizinische Angelegenheiten an der University of Maryland, Baltimore, und John Z. und Akiko K. Bowers Distinguished Professor.
Für die aktuelle Studie untersuchten Dr. McCarthy und ihre Kollegen eine Region tief im Gehirn, die bei männlichen Ratten zwei- bis viermal größer ist als bei weiblichen Ratten. Dieser Größenunterschied tritt auch in den Gehirnen von Menschen in einer ähnlichen Region auf, aber der Geschlechtsunterschied ist nicht so ausgeprägt.
Als sie verschiedene Zelltypen im männlichen und weiblichen Gehirn genau untersuchten, stellten sie fest, dass die Immunzellen im Gehirn der weiblichen Ratte auf ihrer Oberfläche mehr Strukturen gebildet hatten, die Immunzellen zum Fressen anderer Zellen verwenden, sogenannte Fresszellen.
Sie beobachteten auch, wie diese Immunzellen Neuronen verdauten. Typischerweise fressen diese Immunzellen eher Trümmer, tote oder sterbende Zellen und mit Viren oder Bakterien infizierte Zellen als gesunde Gehirnzellen.
Als die Forscher ein Medikament oder einen Antikörper verwendeten, um die Fähigkeit der Immunzellen zu blockieren, Neuronen im Rattengehirn zu fressen, stellten sie fest, dass sich diese Region im weiblichen Rattengehirn größer entwickelte, ähnlich der Größe der Region im männlichen Rattengehirn.
„Fast 50 Jahre lang dachten wir, dass die Zellen bei den Weibchen und nicht bei den Männchen absterben, und dachten, dies sei auf Steroidhormone zurückzuführen“, sagte die leitende Forscherin Margaret McCarthy, PhD, Professorin und Vorsitzende des Dekans von James und Carolyn Frenkil Abteilung für Pharmakologie an der UMSOM.
„In einem offenen Feld von Zellen, die sich alle berühren, sehen wir eine Mikroglia-Immunzelle, die durch die anderen Zellen nach oben schießt und eine bestimmte Zelle frisst. Die Zellen, die diese Mikroglia fressen, sind nicht zufällig, aber wir wissen nicht, warum sie ausgewählt werden. Solche Fragen müssen wir noch untersuchen.“
Die in dieser Studie analysierte Gehirnregion ist dafür bekannt, das Fortpflanzungsverhalten von Ratten zu kontrollieren. Zum Beispiel bevorzugen weibliche Ratten typischerweise die Gerüche männlicher Ratten, wenn sie die Wahl haben, und männliche Ratten bevorzugen die Gerüche von Weibchen.
Die Forscher fanden heraus, dass Weibchen mit der größeren Gehirnregion aufgrund der blockierten Essfunktion ihrer Immunzellen nicht mehr den männlichen Rattengeruch bevorzugten und stattdessen den weiblichen Geruch wählten oder überhaupt keine Präferenz hatten.
„Dieser Befund trägt zu den Beweisen bei, dass das Immunsystem eine wichtige Rolle bei der Bestimmung bestimmter Geschlechtsunterschiede im Gehirn spielt, die letztendlich zu Unterschieden in der Prävalenz von Entwicklungsstörungen des Gehirns führen können“, sagte Dr. McCarthy.
„Ob dieser Prozess manipuliert werden kann, um neue Behandlungen für Autismus oder Angstzustände zu entwickeln, bleibt abzuwarten, aber es ist ein vielversprechender Forschungsweg, den es zu erforschen gilt.“
Dr. McCarthy ist auch Direktor des neu gegründeten University of Maryland-Medicine Institute for Neuroscience Discovery (UM-MIND), das gegründet wurde, um Grundlagenwissenschaftler und klinische Wissenschaftler zusammenzubringen, um die Umsetzung von Entdeckungen über das Gehirn in neue Behandlungen für Krankheiten zu erleichtern das Gehirn.
Ihr Fachgebiet gehört zu den institutionellen Stärken der Neuroentwicklung und psychiatrischer Störungen. Weitere Schwerpunkte des Instituts sind Neurotrauma und Hirnschädigung sowie Alterung und Neurodegeneration.
Finanzierung: National Institutes of Health’s National Institute of Neurological Disorders and Stroke (F31NS093947), das National Institute of Mental Health (F31MH123025 und R01MH52716) und das National Institute on Drug Abuse (R01DA039062).
Über diese Neuigkeiten aus der Neuroentwicklungsforschung
Autor: Vanessa McMains
Quelle: Universität von Maryland
Kontakt: Vanessa McMains – Universität von Maryland
Bild: Das Bild wird den Forschern gutgeschrieben
Ursprüngliche Forschung: Geschlossener Zugang.
„Mikroglia-Phagozytose vermittelt das Volumen und die Funktion des sexuell dimorphen Kerns der Ratte im präoptischen Bereich“ von Mark Gladwin et al. PNAS
Abstrakt
Mikroglia-Phagozytose vermittelt das Volumen und die Funktion des sexuell dimorphen Kerns der Ratte im präoptischen Bereich
Der sexuell dimorphe Kern des präoptischen Bereichs (SDN-POA) ist der älteste und robusteste Geschlechtsunterschied, über den im Gehirn von Säugetieren berichtet wurde, und ist einzigartig für sein Vorhandensein in einer Vielzahl von Arten, von Nagetieren über Huftiere bis hin zum Menschen. Diese kleine Ansammlung von Nissl-dichten Neuronen ist bei Männern zuverlässig größer.
Trotz seiner Bekanntheit und intensiven Befragung sind sowohl der Mechanismus, der den Geschlechtsunterschied feststellt, als auch die funktionelle Rolle des SDN schwer fassbar geblieben. Konvergierende Beweise aus Nagetierstudien führten zu dem Schluss, dass testikuläre Androgene, die zu Östrogenen aromatisiert sind, bei Männern neuroprotektiv sind und dass eine höhere Apoptose (natürlich auftretender Zelltod) bei Frauen ihre geringere SDN bestimmt. Bei mehreren Arten, einschließlich Menschen, korreliert ein kleinerer SDN mit einer Präferenz für die Paarung mit Männern.
Wir berichten hier, dass dieser Volumenunterschied von einer partizipativen Rolle der phagozytischen Mikroglia abhängt, die mehr Neuronen im weiblichen SDN verschlingt und ihre Zerstörung sicherstellt. Die selektive Blockierung der Mikroglia-Phagozytose verschonte Neuronen vorübergehend vor apoptotischem Tod und erhöhte das SDN-Volumen bei Frauen ohne Hormonbehandlung.
Die Erhöhung der Anzahl von Neuronen im SDN bei neugeborenen Frauen führte zu einem Verlust der Präferenz für männliche Gerüche im Erwachsenenalter, ein Effekt, der mit einer gedämpften Erregung von SDN-Neuronen einherging, wie durch eine reduzierte Expression des unmittelbaren frühen Gens (IEG) bei Kontakt mit männlichem Urin belegt wurde.
Somit beinhaltet der Mechanismus, der einen Geschlechtsunterschied im SDN-Volumen festlegt, eine wesentliche Rolle für Mikroglia, und die SDN-Funktion als Regulator der Sexualpartnerpräferenz wird bestätigt.