Nachrichten | Wichtige Entdeckung: Hypophysen-Gonadotrophen entstehen in zwei unterschiedlichen Entwicklungsphasen
Eine Studie des Francis Crick Institute im Vereinigten Königreich hat das Verständnis der Entwicklung von Gonadotrophen grundlegend verändert. Das Team bestätigte, dass diese Hypophysenzellen, die Pubertät und Fortpflanzungsfunktion regulieren, entgegen früheren Annahmen nicht vollständig während der Embryonalentwicklung entstehen. Die meisten gehen aus einer zweiten Entwicklungswelle nach der Geburt hervor, und zwar während einer wichtigen Phase, der sogenannten Minipubertät.
Gonadotrophen befinden sich in der kleinen, aber lebenswichtigen Hypophyse im Zentrum des Gehirns. Ihre Hormone regen die Eierstöcke oder Hoden zur Reifung an und leiten die Produktion von Eizellen oder Spermien ein. Lange Zeit gingen Wissenschaftler davon aus, dass sich diese Zellen hauptsächlich während der Embryonalentwicklung bilden, doch diese Studie stellt diese Auffassung infrage.
Postnatale Stammzellen leisten den größten Teil der Arbeit
Das Crick-Team hatte zuvor gewebespezifische Stammzellen in der Hypophyse identifiziert, die sich selbst erneuern und in mehrere Hypophysenzelltypen differenzieren können. Ihre Funktion im lebenden Körper blieb jedoch unklar.
In dieser in Nature Communications veröffentlichten Studie nutzten Wissenschaftler eine genetische Markierung, um diese Stammzellen bei Mäusen zu verfolgen. Von der Geburt bis zum Alter von einem Jahr differenzierten sich die Zellen fast ausschließlich zu Gonadotrophen und nicht zu anderen Hypophysenzellen. Dieser Prozess begann kurz nach der Geburt und setzte sich bis vor der Pubertät fort, während der Minipubertät bei Mäusen.
Die Studie ergab außerdem, dass embryonale und postnatale Gonadotrophen unterschiedliche Bereiche der Hypophyse einnehmen. Embryonale Zellen bleiben lebenslang an ihrem Ort, während sich postnatale Zellen allmählich über mehrere Bereiche ausbreiten, was auf unterschiedliche Funktionen und Entwicklungsschicksale hindeutet.
Was aktiviert diese Stammzellen?
Wenn die Gonadotrophen nicht während der Embryonalentwicklung gebildet werden, welche Signale veranlassen die Stammzellen nach der Geburt, sich zu ihnen zu entwickeln? Das Team untersuchte mehrere hormonelle Interventionen:
Zunächst blockierten sie das Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH), ein Hormon des Gehirns, das die Funktion der Gonadotrophen aktiviert. Obwohl Hoden und Eierstöcke kleiner wurden, differenzierten sich die Stammzellen weiterhin normal zu Gonadotrophen, was zeigt, dass GnRH nicht der entscheidende Auslöser ist.
Auch die Blockade von Sexualhormonen wie Testosteron oder die Entfernung der Keimdrüsen hatte keine eindeutige Wirkung. Das Team vermutete daher, dass physiologische Veränderungen nach der Trennung von der Mutter – möglicherweise die Geburt selbst – diesen Wechsel des Zellschicksals auslösen könnten.
Minipubertät: ein neues Zeitfenster für Interventionen
Die Entdeckung ist für die Grundlagenforschung bedeutsam und könnte die klinische Behandlung von Störungen der Pubertätsentwicklung verändern.
Menschen mit kongenitalem hypogonadotropem Hypogonadismus (CHH) können beispielsweise kein GnRH ausschütten, sodass Gonadotrophen nicht aktiviert werden und die Pubertät verzögert einsetzt oder ausbleibt. Wie Mäuse erleben auch Menschen nach der Geburt eine Minipubertät, eine kurze Phase, in der die Hypophyse aktiviert wird und die Entwicklung beginnt.
Die Forscher gehen davon aus, dass auch Menschen zwei Populationen von Gonadotrophen haben könnten: eine, die während der Embryonalentwicklung entsteht, und eine weitere, die nach der Geburt aus Stammzellen hervorgeht. Sollte sich dies bestätigen, könnten Ärzte die Stammzellproduktion kurz nach der Geburt beurteilen, Pubertätsstörungen vorhersagen und eingreifen, bevor die normale Pubertätsentwicklung verpasst wird.
Expertenkommentare: ein grundlegender Wandel des Verständnisses
„Wir wissen seit Langem, dass diese Stammzellen in der Hypophyse existieren, konnten ihre eigentliche Funktion jedoch nicht bestimmen. Schließlich haben wir die richtigen Instrumente zum richtigen Zeitpunkt eingesetzt, um ihre große Bedeutung aufzudecken.“
—Dr. Karine Rizzoti, leitende Wissenschaftlerin, Labor für Stammzellbiologie und Entwicklungsgenetik, Crick Institute
„Unsere Studie zeigt, dass Gonadotrophen nicht alle gleichzeitig während der Embryonalentwicklung gebildet werden. Dadurch könnten klinische Interventionen zu flexibleren Zeitpunkten möglich sein.“
—Dr. Daniel Sheridan, ehemaliger Doktorand am Crick Institute und Erstautor
„Da wir nun wissen, dass Gonadotrophen zwei unterschiedliche Ursprünge haben, können wir untersuchen, welche Population bei Erkrankungen wie CHH betroffen ist.“
—Professor Robin Lovell-Badge, leitender Gruppenleiter, Labor für Stammzellbiologie und Entwicklungsgenetik, Crick Institute
Nachrichten | Wichtige Entdeckung: Hypophysen-Gonadotrophen entstehen in zwei unterschiedlichen Entwicklungsphasen
Nachrichten | Wichtige Entdeckung: Hypophysen-Gonadotrophen entstehen in zwei unterschiedlichen Entwicklungsphasen
Eine Studie des Francis Crick Institute im Vereinigten Königreich hat das Verständnis der Entwicklung von Gonadotrophen grundlegend verändert. Das Team bestätigte, dass diese Hypophysenzellen, die Pubertät und Fortpflanzungsfunktion regulieren, entgegen früheren Annahmen nicht vollständig während der Embryonalentwicklung entstehen. Die meisten gehen aus einer zweiten Entwicklungswelle nach der Geburt hervor, und zwar während einer wichtigen Phase, der sogenannten Minipubertät.
Gonadotrophen befinden sich in der kleinen, aber lebenswichtigen Hypophyse im Zentrum des Gehirns. Ihre Hormone regen die Eierstöcke oder Hoden zur Reifung an und leiten die Produktion von Eizellen oder Spermien ein. Lange Zeit gingen Wissenschaftler davon aus, dass sich diese Zellen hauptsächlich während der Embryonalentwicklung bilden, doch diese Studie stellt diese Auffassung infrage.
Postnatale Stammzellen leisten den größten Teil der Arbeit
Das Crick-Team hatte zuvor gewebespezifische Stammzellen in der Hypophyse identifiziert, die sich selbst erneuern und in mehrere Hypophysenzelltypen differenzieren können. Ihre Funktion im lebenden Körper blieb jedoch unklar.
In dieser in Nature Communications veröffentlichten Studie nutzten Wissenschaftler eine genetische Markierung, um diese Stammzellen bei Mäusen zu verfolgen. Von der Geburt bis zum Alter von einem Jahr differenzierten sich die Zellen fast ausschließlich zu Gonadotrophen und nicht zu anderen Hypophysenzellen. Dieser Prozess begann kurz nach der Geburt und setzte sich bis vor der Pubertät fort, während der Minipubertät bei Mäusen.
Die Studie ergab außerdem, dass embryonale und postnatale Gonadotrophen unterschiedliche Bereiche der Hypophyse einnehmen. Embryonale Zellen bleiben lebenslang an ihrem Ort, während sich postnatale Zellen allmählich über mehrere Bereiche ausbreiten, was auf unterschiedliche Funktionen und Entwicklungsschicksale hindeutet.
Was aktiviert diese Stammzellen?
Wenn die Gonadotrophen nicht während der Embryonalentwicklung gebildet werden, welche Signale veranlassen die Stammzellen nach der Geburt, sich zu ihnen zu entwickeln? Das Team untersuchte mehrere hormonelle Interventionen:
Zunächst blockierten sie das Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH), ein Hormon des Gehirns, das die Funktion der Gonadotrophen aktiviert. Obwohl Hoden und Eierstöcke kleiner wurden, differenzierten sich die Stammzellen weiterhin normal zu Gonadotrophen, was zeigt, dass GnRH nicht der entscheidende Auslöser ist.
Auch die Blockade von Sexualhormonen wie Testosteron oder die Entfernung der Keimdrüsen hatte keine eindeutige Wirkung. Das Team vermutete daher, dass physiologische Veränderungen nach der Trennung von der Mutter – möglicherweise die Geburt selbst – diesen Wechsel des Zellschicksals auslösen könnten.
Minipubertät: ein neues Zeitfenster für Interventionen
Die Entdeckung ist für die Grundlagenforschung bedeutsam und könnte die klinische Behandlung von Störungen der Pubertätsentwicklung verändern.
Menschen mit kongenitalem hypogonadotropem Hypogonadismus (CHH) können beispielsweise kein GnRH ausschütten, sodass Gonadotrophen nicht aktiviert werden und die Pubertät verzögert einsetzt oder ausbleibt. Wie Mäuse erleben auch Menschen nach der Geburt eine Minipubertät, eine kurze Phase, in der die Hypophyse aktiviert wird und die Entwicklung beginnt.
Die Forscher gehen davon aus, dass auch Menschen zwei Populationen von Gonadotrophen haben könnten: eine, die während der Embryonalentwicklung entsteht, und eine weitere, die nach der Geburt aus Stammzellen hervorgeht. Sollte sich dies bestätigen, könnten Ärzte die Stammzellproduktion kurz nach der Geburt beurteilen, Pubertätsstörungen vorhersagen und eingreifen, bevor die normale Pubertätsentwicklung verpasst wird.
Expertenkommentare: ein grundlegender Wandel des Verständnisses
„Wir wissen seit Langem, dass diese Stammzellen in der Hypophyse existieren, konnten ihre eigentliche Funktion jedoch nicht bestimmen. Schließlich haben wir die richtigen Instrumente zum richtigen Zeitpunkt eingesetzt, um ihre große Bedeutung aufzudecken.“
—Dr. Karine Rizzoti, leitende Wissenschaftlerin, Labor für Stammzellbiologie und Entwicklungsgenetik, Crick Institute
„Unsere Studie zeigt, dass Gonadotrophen nicht alle gleichzeitig während der Embryonalentwicklung gebildet werden. Dadurch könnten klinische Interventionen zu flexibleren Zeitpunkten möglich sein.“
—Dr. Daniel Sheridan, ehemaliger Doktorand am Crick Institute und Erstautor
„Da wir nun wissen, dass Gonadotrophen zwei unterschiedliche Ursprünge haben, können wir untersuchen, welche Population bei Erkrankungen wie CHH betroffen ist.“
—Professor Robin Lovell-Badge, leitender Gruppenleiter, Labor für Stammzellbiologie und Entwicklungsgenetik, Crick Institute
Quelle des Beitrags:
Online zusammengetragen