Nachrichten | Neue Studie: Immunzellen und das RANK-Protein helfen bei der Regulierung der Fruchtbarkeit
Eine neue Studie ergab, dass Immunzellen im Gehirn und ein Protein namens RANK eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Beginns der Pubertät und der Fortpflanzungsfähigkeit spielen könnten. Nach Ansicht der Forschenden eröffnet die Entdeckung eine neue Perspektive auf die Regulation der Fortpflanzung und könnte neue Ansatzpunkte für die Diagnose und Behandlung bestimmter endokriner Erkrankungen und von Unfruchtbarkeit liefern.
Die Studie wurde von einem Team des spanischen Nationalen Zentrums für Krebsforschung (Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, CNIO) durchgeführt und in Science veröffentlicht.
Der Beginn der Pubertät hängt von der hypothalamisch-hypophysär-gonadalen Achse ab
Die menschliche Pubertät beginnt im Gehirn. Bestimmte Nervenzellen im Hypothalamus setzen Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH) frei, das anschließend die Hypophyse an der Schädelbasis aktiviert. Die Hypophyse setzt weitere Hormone frei, die die Reifung der Keimdrüsen – der Eierstöcke oder Hoden – einleiten.
Dieses Regulationssystem wird als hypothalamisch-hypophysär-gonadale (HPG-)Achse bezeichnet und ist ein wichtiger endokriner Mechanismus zur Steuerung der Fortpflanzungsfunktion.
Frühere Forschungen hatten gezeigt, dass andere Nervenzellen die GnRH-Neuronen regulieren. Die neue Studie identifiziert jedoch einen zuvor nicht erkannten Beteiligten an diesem System: Immunzellen im zentralen Nervensystem.
Mikroglia helfen bei der Regulation der Fortpflanzungsachse
Das Team stellte fest, dass Mikroglia im Gehirn die Funktion der GnRH-Neuronen regulieren können.
Mikroglia sind wichtige Immunzellen im zentralen Nervensystem. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, potenzielle Gefahren und nicht mehr benötigte Moleküle zu entfernen und so die Stabilität des Nervensystems aufrechtzuerhalten.
Die Studienleiterin Eva González-Suárez, Leiterin des Programms für Krebszellbiologie am CNIO, sagte, es sei bedeutsam, dass an der Regulation der Fruchtbarkeit beteiligte Zellen Immunzellen und keine Neuronen seien.
Die Studie zeigte außerdem, dass Mikroglia die Aktivität der GnRH-Neuronen durch die Expression des RANK-Proteins regulieren.
RANK war bisher vor allem für seine Rolle beim Knochenumbau bekannt und erfüllt auch eine wichtige Funktion in der Brustdrüse. In 2010 stellte das Team von González-Suárez fest, dass RANK eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Brustkrebs spielt.
Der Verlust von RANK führt zu Fortpflanzungsstörungen
In Tiermodellen unterdrückten die Forschenden die RANK-Expression, um ihre Auswirkungen auf das Fortpflanzungssystem zu beobachten.
Wurde die RANK-Signalübertragung unterdrückt, war die Fortpflanzungsfunktion bei männlichen und weiblichen Tieren deutlich beeinträchtigt.
Tiere, die ohne RANK geboren wurden oder denen RANK vor der Pubertät entfernt wurde, wiesen deutlich niedrigere Sexualhormonspiegel auf, entwickelten einen Hypogonadismus und traten nicht normal in die Pubertät ein.
Wurde RANK bei geschlechtsreifen Tieren entfernt, verloren sie innerhalb eines Monats ihre Fruchtbarkeit.
Diese Ergebnisse zeigen, dass die RANK-Signalübertragung eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung einer normalen Fortpflanzungsfunktion spielt.
Studie identifiziert entsprechende Genmutationen beim Menschen
Um zu prüfen, ob dieser Mechanismus für die menschliche Fruchtbarkeit relevant ist, analysierte das Team genetisch Proben von Patientinnen und Patienten mit kongenitalem hypogonadotropem Hypogonadismus.
Diese seltene Erkrankung führt typischerweise zu einer verzögerten oder ausbleibenden Pubertät und zu Unfruchtbarkeit. Frühere Forschungen führten sie hauptsächlich auf eine gestörte Funktion der GnRH-Neuronen oder Defekte verwandter Moleküle zurück.
Die neue Studie fand bei einigen Patientinnen und Patienten Mutationen im Gen, das für RANK kodiert.
Die Forschenden erklärten, dies deute darauf hin, dass RANK nicht nur ein potenzielles Therapieziel bei endokrinen Erkrankungen und Unfruchtbarkeit, sondern auch ein möglicher Biomarker für die Diagnose des kongenitalen hypogonadotropen Hypogonadismus sein könnte.
Mögliche Auswirkungen auf mehrere neuroendokrine Systeme
González-Suárez sagte, die Erkenntnis, dass Mikroglia über die RANK-Signalübertragung „Fortpflanzungsneuronen“ regulieren, sei völlig neu.
Sie fügte hinzu, dass dieser Mechanismus möglicherweise nicht auf die Fortpflanzungsachse beschränkt sei, sondern auch andere neuroendokrine Systeme beeinflussen könnte, darunter diejenigen, die Appetit und Sättigung sowie die Stressreaktionsachse steuern.
Falls sich dies weiter bestätigt, könnte der Mechanismus das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen dem Immun- und dem neuroendokrinen System erweitern.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit ermöglicht den Durchbruch
Das Team betonte außerdem, dass die Ergebnisse aus einer interdisziplinären Zusammenarbeit hervorgegangen seien.
Der Erstautor und CNIO-Forschende Alejandro Collado sagte, die Studie habe mit einer Frage aus seiner Doktorarbeit begonnen: ob RANK eine Rolle bei der Entwicklung der Brustdrüse während der Pubertät spielt.
Im Verlauf der Arbeit erkannte das Team, dass sie das Fortpflanzungssystem, die Neurowissenschaften und Gehirnzellen betraf, woraufhin es eine Zusammenarbeit mit Forschenden aus verschiedenen Fachgebieten begann.
Zu den beteiligten Einrichtungen gehörten die Universität Córdoba und das Maimónides-Institut für biomedizinische Forschung (IMIBIC) in Spanien, das französische Nationale Institut für Gesundheit und medizinische Forschung (Inserm), das Institut für Biomedizin von Sevilla (IBiS) in Spanien sowie das Universitätsspital Lausanne (CHUV) in der Schweiz.
Collado sagte, die interdisziplinäre Zusammenarbeit habe das Team zu Schlussfolgerungen geführt, die es zunächst nicht hätte vorhersehen können, und ihm neue Forschungstechniken und -instrumente vermittelt, die die künftige Arbeit unterstützen werden.
Nachrichten | Neue Studie: Immunzellen und das RANK-Protein helfen bei der Regulierung der Fruchtbarkeit
Nachrichten | Neue Studie: Immunzellen und das RANK-Protein helfen bei der Regulierung der Fruchtbarkeit
Eine neue Studie ergab, dass Immunzellen im Gehirn und ein Protein namens RANK eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Beginns der Pubertät und der Fortpflanzungsfähigkeit spielen könnten. Nach Ansicht der Forschenden eröffnet die Entdeckung eine neue Perspektive auf die Regulation der Fortpflanzung und könnte neue Ansatzpunkte für die Diagnose und Behandlung bestimmter endokriner Erkrankungen und von Unfruchtbarkeit liefern.
Die Studie wurde von einem Team des spanischen Nationalen Zentrums für Krebsforschung (Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, CNIO) durchgeführt und in Science veröffentlicht.
Der Beginn der Pubertät hängt von der hypothalamisch-hypophysär-gonadalen Achse ab
Die menschliche Pubertät beginnt im Gehirn. Bestimmte Nervenzellen im Hypothalamus setzen Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH) frei, das anschließend die Hypophyse an der Schädelbasis aktiviert. Die Hypophyse setzt weitere Hormone frei, die die Reifung der Keimdrüsen – der Eierstöcke oder Hoden – einleiten.
Dieses Regulationssystem wird als hypothalamisch-hypophysär-gonadale (HPG-)Achse bezeichnet und ist ein wichtiger endokriner Mechanismus zur Steuerung der Fortpflanzungsfunktion.
Frühere Forschungen hatten gezeigt, dass andere Nervenzellen die GnRH-Neuronen regulieren. Die neue Studie identifiziert jedoch einen zuvor nicht erkannten Beteiligten an diesem System: Immunzellen im zentralen Nervensystem.
Mikroglia helfen bei der Regulation der Fortpflanzungsachse
Das Team stellte fest, dass Mikroglia im Gehirn die Funktion der GnRH-Neuronen regulieren können.
Mikroglia sind wichtige Immunzellen im zentralen Nervensystem. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, potenzielle Gefahren und nicht mehr benötigte Moleküle zu entfernen und so die Stabilität des Nervensystems aufrechtzuerhalten.
Die Studienleiterin Eva González-Suárez, Leiterin des Programms für Krebszellbiologie am CNIO, sagte, es sei bedeutsam, dass an der Regulation der Fruchtbarkeit beteiligte Zellen Immunzellen und keine Neuronen seien.
Die Studie zeigte außerdem, dass Mikroglia die Aktivität der GnRH-Neuronen durch die Expression des RANK-Proteins regulieren.
RANK war bisher vor allem für seine Rolle beim Knochenumbau bekannt und erfüllt auch eine wichtige Funktion in der Brustdrüse. In 2010 stellte das Team von González-Suárez fest, dass RANK eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Brustkrebs spielt.
Der Verlust von RANK führt zu Fortpflanzungsstörungen
In Tiermodellen unterdrückten die Forschenden die RANK-Expression, um ihre Auswirkungen auf das Fortpflanzungssystem zu beobachten.
Wurde die RANK-Signalübertragung unterdrückt, war die Fortpflanzungsfunktion bei männlichen und weiblichen Tieren deutlich beeinträchtigt.
Tiere, die ohne RANK geboren wurden oder denen RANK vor der Pubertät entfernt wurde, wiesen deutlich niedrigere Sexualhormonspiegel auf, entwickelten einen Hypogonadismus und traten nicht normal in die Pubertät ein.
Wurde RANK bei geschlechtsreifen Tieren entfernt, verloren sie innerhalb eines Monats ihre Fruchtbarkeit.
Diese Ergebnisse zeigen, dass die RANK-Signalübertragung eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung einer normalen Fortpflanzungsfunktion spielt.
Studie identifiziert entsprechende Genmutationen beim Menschen
Um zu prüfen, ob dieser Mechanismus für die menschliche Fruchtbarkeit relevant ist, analysierte das Team genetisch Proben von Patientinnen und Patienten mit kongenitalem hypogonadotropem Hypogonadismus.
Diese seltene Erkrankung führt typischerweise zu einer verzögerten oder ausbleibenden Pubertät und zu Unfruchtbarkeit. Frühere Forschungen führten sie hauptsächlich auf eine gestörte Funktion der GnRH-Neuronen oder Defekte verwandter Moleküle zurück.
Die neue Studie fand bei einigen Patientinnen und Patienten Mutationen im Gen, das für RANK kodiert.
Die Forschenden erklärten, dies deute darauf hin, dass RANK nicht nur ein potenzielles Therapieziel bei endokrinen Erkrankungen und Unfruchtbarkeit, sondern auch ein möglicher Biomarker für die Diagnose des kongenitalen hypogonadotropen Hypogonadismus sein könnte.
Mögliche Auswirkungen auf mehrere neuroendokrine Systeme
González-Suárez sagte, die Erkenntnis, dass Mikroglia über die RANK-Signalübertragung „Fortpflanzungsneuronen“ regulieren, sei völlig neu.
Sie fügte hinzu, dass dieser Mechanismus möglicherweise nicht auf die Fortpflanzungsachse beschränkt sei, sondern auch andere neuroendokrine Systeme beeinflussen könnte, darunter diejenigen, die Appetit und Sättigung sowie die Stressreaktionsachse steuern.
Falls sich dies weiter bestätigt, könnte der Mechanismus das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen dem Immun- und dem neuroendokrinen System erweitern.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit ermöglicht den Durchbruch
Das Team betonte außerdem, dass die Ergebnisse aus einer interdisziplinären Zusammenarbeit hervorgegangen seien.
Der Erstautor und CNIO-Forschende Alejandro Collado sagte, die Studie habe mit einer Frage aus seiner Doktorarbeit begonnen: ob RANK eine Rolle bei der Entwicklung der Brustdrüse während der Pubertät spielt.
Im Verlauf der Arbeit erkannte das Team, dass sie das Fortpflanzungssystem, die Neurowissenschaften und Gehirnzellen betraf, woraufhin es eine Zusammenarbeit mit Forschenden aus verschiedenen Fachgebieten begann.
Zu den beteiligten Einrichtungen gehörten die Universität Córdoba und das Maimónides-Institut für biomedizinische Forschung (IMIBIC) in Spanien, das französische Nationale Institut für Gesundheit und medizinische Forschung (Inserm), das Institut für Biomedizin von Sevilla (IBiS) in Spanien sowie das Universitätsspital Lausanne (CHUV) in der Schweiz.
Collado sagte, die interdisziplinäre Zusammenarbeit habe das Team zu Schlussfolgerungen geführt, die es zunächst nicht hätte vorhersehen können, und ihm neue Forschungstechniken und -instrumente vermittelt, die die künftige Arbeit unterstützen werden.
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