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Erbanlagen gegen Umwelteinfluss: Wie verändert Vernachlässigung das Hirn nachhaltig?

Bei Mäusekindern lässt mangelnde Fürsorge springende Gene im Gehirn aktiv werden. Könnte das Spätfolgen von Vernachlässigung erklären - auch beim Menschen?
Junge Mäuse

Die alte Streitfrage nach "Anlage oder Umwelt?" (englisch: nature or nurture?) wird mittlerweile mit "Beides!" beantwortet: Die Entwicklung von jungen zu ausgewachsenen Tieren oder von Kindern zu Erwachsenen wird sowohl durch ihre Gene als auch durch mehr oder weniger günstige äußere Einflüsse beeinflusst. Intensiv erforscht wird aber immer noch, wie beide Einflussfaktoren zusammenspielen – wie also beispielsweise Umwelteinflüsse das Genprogramm verändern können. Dies geschieht etwa über epigenetische Mechanismen; zumindest bei Mäusen, vielleicht aber auch im Menschen spielen wahrscheinlich zudem die noch immer recht mysteriösen springenden Gene eine Rolle. Das weisen Forscher um Tracy Bedrosian vom Salk Institute in einer Studie in "Science" nach: Mütterliche Zuwendung scheint, vermittelt durch solche springenden Transposonen, die Entwicklung von jungen Mäusen zu verändern.

Die Forscher hatten seit Längerem Hinweise darauf, dass die Aktivität von Transposonen in den Hirnzellen von äußeren Einflüssen abhängt. Nun gelang es ihnen zu zeigen, dass mobile genetische Elemente tatsächlich häufiger im Erbgut herumspringen als üblicherweise, wenn junge Mäuse weniger intensiv von ihrer Mutter umsorgt werden. Das Ausmaß der mütterlichen Fürsorge, die ein junges Tier erfahren hat, korreliert bekanntermaßen mit typischen Verhaltensmustern im Erwachsenenalter: Weniger umsorgte Nager sind etwa stressanfälliger und weniger erkundungsfreudig. Die Forscher zeigten jetzt, dass bei solchen Tieren im Hippocampus – nicht aber in anderen Hirnregionen wie dem frontalen Kortex oder in anderen Geweben wie dem Herz – deutlich mehr so genannte L1-Transposonen sich replizierten und umhersprangen. Erste Indizien deuten darauf hin, dass die Hirnzellen die Transposonen mit veränderten Methylierungssignalen aktiviert haben. Damit könnte das Team um Bedrosian einen handfesten Zusammenhang zwischen einem Umweltsignal und einer gezielten Umprogrammierung von genetischen Mechanismen in ausgewählten Zellen gefunden haben.

Wie so oft bei Studien an Mäusen ist unklar, ob die Erkenntnisse sinnvoll auf den Menschen zu übertragen sind. Denkbar ist, dass der nun aufgedeckte Mechanismus bei Mäusen – die rund 3000 bis 4000 aktive L1-Transposonen-Kopien im Hirn beherbergen – zumindest deutlich ausgeprägter ist als beim Menschen, bei dem im Durchschnitt nur rund 80 bis 100 solcher Elemente mobil sind. Doch immerhin passt die Erkenntnis zu Untersuchungen, bei denen andere Forscher Hinweise darauf gefunden haben, dass Stress in der Kindheit von Menschen zu einer verringerten Methylierung von Retrotransposonen im Gehirn führen könnte. Allerdings ist auch heute noch nicht geklärt, was springende Retrotransposonen oder andere mobile Elemente im Erbgut von Hirnzellen eigentlich auslösen und wie damit dann komplexe Verhaltensänderungen verbunden sein können. Womöglich wird durch zufällig herumspringende Transposonen ein bunter gemischtes Mosaik von leicht unterschiedlichen Neuronen in einem Hirnbereich mit bestimmter Funktion erreicht – was eventuell unterschiedliche Verhaltensmuster fördert, spekulieren die Neuroexperten Saera Song und Joseph G. Gleeson in "Science". Vielleicht lohnt es sich, nach Hinweisen darauf zu suchen, dass bestimmte Umwelteinflüsse diese Form der vielfältigeren "somatischen Mosaikbildung" fördern.

13/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 13/2018

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