Können Veränderungen in den Energiepfaden des Gehirns zu Depressionen führen?
Neue Forschungen haben Mutationen im DNA-Code identifiziert, die den Energiestoffwechsel beeinflussen können. Es wurde auch ein Zusammenhang mit einer Major Depression gefunden.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) beschreibt Depressionen als "die weltweit häufigste Ursache für Behinderungen".
Es betrifft mehr als 300 Millionen Menschen auf der ganzen Welt.
Experten glauben, dass viele Faktoren zur Major Depression (MDD) beitragen.
Dazu gehören Genetik, Umweltfaktoren wie Missbrauch, Gehirnphysiologie und das Immunsystem.
Eine Theorie besagt, dass Störungen des Energiestoffwechsels im Gehirn dazu beitragen können, dass eine Person MDD entwickelt.
Konzeptionell ist dies relativ einfach zu verfolgen. Das Gehirn hat einen viel höheren Energiebedarf als andere Organe. Störungen dieses fein abgestimmten Systems können drastische Folgen haben.
Medizinische Nachrichten heute berichteten kürzlich über eine Studie, in der Forscher das Gen löschten Sirt1 in exzitatorischen Neuronen des Vorderhirns bei männlichen Mäusen. Das Ergebnis war eine starke Verringerung der Anzahl der Mitochondrien in diesen Zellen, begleitet von depressionsähnlichen Symptomen.
Mitochondrien, die sogenannten Kraftwerke der Zelle, sind spezialisierte Kompartimente, die die Nahrung, die wir essen, in die chemische Energie umwandeln, die unsere Zellen benötigen, um zu funktionieren. Jede Zelle hat viele Mitochondrien, um eine reibungslose Energieversorgung zu gewährleisten.
Wenn wir ihre Anzahl reduzieren oder die komplizierten Stoffwechselwege stören, können Zellen aufgrund von Energiemangel sterben.
In einem kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel NukleinsäureforschungWissenschaftler verwendeten bioinformatische Werkzeuge, um große Mutationen im genetischen Code der Mitochondrien zu identifizieren. Sie fanden eine signifikante molekulare Signatur davon in einer Untergruppe von Gehirnproben mit MDD.
Identifizierung von fast 4.500 Mutationen
Gene in den Mitochondrien und einige im Zellkern sind dafür verantwortlich, dass die Kraftwerke am Laufen bleiben. Mutationen an diesen genetischen Stellen können mitochondriale Erkrankungen verursachen. Eine Person kann diese Mutationen erben, aber sie können sich auch während ihres Lebens ansammeln.
Wissenschaftler wissen, dass Deletionen, eine Art von DNA-Mutation, bei der ein großer Teil des genetischen Codes fehlt, eine Reihe von mitochondrialen Erkrankungen verursachen.
Die leitende Studienautorin Brooke E. Hjelm - eine Assistenzprofessorin für klinische translationale Genomik an der University of Southern California in Los Angeles - erklärte gegenüber MNT dass Forscher bereits rund 800 solcher Deletionen im mitochondrialen Genom identifiziert hatten.
"Also", sagte sie, "habe ich ein Tool namens MapSplice ausgenutzt, das der Forschungsgemeinschaft bereits zur Verfügung steht, und ein Verfahren entwickelt, mit dem mitochondriale Deletionen erkannt und quantifiziert werden können."
Dieses Projekt wurde im Labor von Dr. Marquis Vawter an der Abteilung für Psychiatrie und menschliches Verhalten der University of California in Irvine verwirklicht, wo Dr. Hjelm ihre Postdoktorandenausbildung in psychiatrischer Genetik abschloss.
Dr. Vawter und sein Labor untersuchen seit mehreren Jahren Deletionen in mitochondrialer DNA, insbesondere das Gehirngewebe von Menschen mit psychischen Erkrankungen.
Während Hjelm zuversichtlich war, dass ihr Analysetool es ihr ermöglichen würde, viele Deletionen in ihren Proben zu identifizieren, war sie überrascht, so viele zu finden.
In den 93 in die Studie einbezogenen menschlichen Proben, die von 41 Verstorbenen stammten, entdeckte sie fast 4.500 Deletionen.
Allerdings verursachen nicht alle diese Mutationen notwendigerweise Krankheiten. Wenn eine Mutation nur in einigen Mitochondrien in der Zelle einer Person auftritt, kann der Rest der Kraftpakete die Lücke schließen. Wenn es jedoch einen bestimmten Schwellenwert erreicht, kann die Zelle möglicherweise nicht normal weiterarbeiten.
"Eine Sache, die ich besonders interessant fand, war, dass viele der von mir entdeckten Deletionen (insbesondere diejenigen, die in vielen Proben identifiziert wurden) zuvor bei [denen] mit mitochondrialen Erkrankungen identifiziert wurden", erklärte Hjelm.
"Was dies bedeutet", fuhr sie fort, "ist, dass es Deletionen gibt, die zuvor nur bei einem oder wenigen [Menschen] mit einer diagnostizierten mitochondrialen Erkrankung gesehen wurden, was darauf hindeutet, dass sie selten sind, obwohl diese Deletionen wahrscheinlich bei uns allen auftreten." Sie sind einfach nicht hoch genug vorhanden, um Krankheiten zu verursachen. “
Eine Teilmenge von MDD-Proben weist Löschungen auf
Nachdem Hjelm und ihre Kollegen das neue Bioinformatik-Tool entwickelt hatten, beantworteten sie die folgende Frage: Haben Menschen mit diagnostizierten psychiatrischen Erkrankungen Hinweise auf eine mitochondriale Dysfunktion in ihrem Gehirn?
Von den 41 in die Studie einbezogenen Personen hatten neun eine Diagnose für MDD.
Hjelm fand eine große Anzahl von "hochwirksamen" Deletionen, wie sie sie in der Studienarbeit nennt, im Gehirngewebe von zwei der Personen mit MDD.
"Was wir in unseren Daten sehen, ist, dass eine Untergruppe von [Menschen] mit MDD eine große mitochondriale Deletion in ihrem Gehirn hat […]."
Brooke E. Hjelm
Wie genau können Deletionen Depressionen verursachen?
Hjelm: „Das Grundprinzip wäre, dass Ihre Gehirnzellen (Neuronen) Energie benötigen, um richtig zu funktionieren und miteinander zu kommunizieren. Da diese Zellen nicht genug Energie von genügend gesunden Mitochondrien erhalten, können sie keine Nachrichten von einer weiterleiten Region auf eine andere oder reagieren auf externe Reize so, wie sie sollten. “
Sie teilte auch einige der verbleibenden Fragen mit, darunter ein besseres Verständnis darüber, „welche Gehirnregionen dafür anfällig sind und […] welcher Anteil von [Menschen] mit Depressionen dieses spezielle mitochondriale Problem hat“.
Die Bestimmung, wer Deletionen in ihrem mitochondrialen Genom trägt, ist eine erhebliche Hürde, die das Team überwinden muss. Da das Entfernen von Hirngewebe zur Diagnose nicht praktikabel ist, wies Hjelm darauf hin, dass neue bildgebende Verfahren oder Biomarker-Tests erforderlich wären.
Letztendlich hofft Hjelm, dass dies den Angehörigen der Gesundheitsberufe ermöglichen wird, einen personalisierten medizinischen Ansatz zu verwenden und Behandlungen maßzuschneidern, die am wahrscheinlichsten die zugrunde liegenden molekularen Ursachen von MDD bei diesen Menschen angehen.
