Gedächtnis: Polypeptid mit zwei Gesichtern

6. August 2015
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Entkoppelt man im Mausmodell den Wachstumsfaktor IGF2 vom Schlaf-Wach-Rhythmus, wird das Langzeitgedächtnis verbessert. Doch hohe Werte von IGF2 und ein dauerhaft unsteter Schlafrhythmus schaden offenbar dem Gehirn. Welches Potenzial hat IGF2 für die Alzheimertherapie?

Vieles von dem, was wir tagsüber lernen, wird zunächst im Hippocampus zwischengespeichert. Später, beim Übergang von der Wach- in die Schlafphase werden die Erinnerungen gefestigt: Die Gedächtnisspuren werden dabei in andere Gehirnregionen „übertragen“ und dort dauerhaft gespeichert. Wenn Erinnerungen vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis übergehen, spielt Schlaf also eine entscheidende Rolle.

Wachstumsfaktor beschleunigt Lernprozess

Wissenschaftler haben bereits mehrere Mechanismen identifiziert, die die Gedächtnisbildung steuern und Schlaf-Wach-Zyklen kontrollieren – wie jedoch beide Prozesse auf molekularer Ebene zusammenspielen, ist bislang weitestgehend unbekannt. „Wir wollten herausfinden, wie die Schlaf-Wach-Regulation die Gedächtniskonsolidierung beeinflusst“, erklärt Ali Shahmoradi vom Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin. Die Forschergruppe kam dabei der Wirkung eines bestimmten Moleküls auf die Spur: dem Wachstumsfaktor Insulin-like Growth Factor 2 (IGF2). „Das Polypeptid beschleunigt offenbar die Konsolidierung des deklarativen Gedächtnisses – Mäuse mit erhöhtem IGF2-Spiegel in der Hirnrinde lernen schneller“, sagt Moritz J. Rossner, der die Studie geleitet hat.

Die Forscher untersuchten genetisch veränderte Mäuse, bei denen der Schlaf-Wach-Rhythmus gestört ist und die strikt tageszeitliche Regulation von IGF2 in der Hirnrinde ausgeschaltet war. Der Wachstumsfaktor IGF2 und seine Wirkung war damit nicht mehr an den Schlaf-Wach Rhythmus gekoppelt. Außerdem war die Produktion des Polypeptids wesentlich erhöht. Die Mäuse hatten dadurch nicht nur ein besseres Gedächtnis als normale Mäuse, sondern waren auch geistig fitter: Sie besitzen ein besseres Langzeitgedächtnis und können veraltete Erinnerungen besser korrigieren. Die Tiere ohne tageszeitliche Regulation von IFG2 mussten allerdings öfters mal ein ‚Schläfchen‘ einlegen, um zu regenerieren.

Bessere Gedächtnisleistung mit starken Nebenwirkungen

IGF2 gilt unter Neurowissenschaftlern als Substanz, die die geistige Leistungsfähigkeit verbessert, und ist auch ein Kandidat für die Alzheimer-Therapie. Die Max-Planck-Forscher fanden allerdings in ihrer Studie auch heraus, dass IGF2 dem Gehirn langfristig schadet. Neben dem verbesserten Langzeitgedächtnis legten die Mäuse psychiatrisch auffällige Verhaltensmuster an den Tag: So waren sie nervöser und ängstlicher. Und auch die gesteigerte Gedächtnisleistung selbst war nur von kurzer Dauer. Bei gealterten Mäusen fiel sie wieder drastisch ab. Deshalb warnt Rossner: „Die Verwendung von IGF2 in der Alzheimertherapie muss kritisch beleuchtet werden. Unsere Studie lässt darauf schließen, dass eine dauerhaft zu hohe Konzentration des Stoffs dem Gehirn Schaden zufügen kann.“

Originalpublikationen:

Enhanced memory consolidation in mice lacking the circadian modulators Sharp1 and -2 caused by elevated Igf2 signaling in the cortex
Moritz J. Rossner et al.; PNAS, doi: 10.1073/pnas.1423989112; 2015

Mice Lacking the Circadian Modulators SHARP1 and SHARP2 Display Altered Sleep and Mixed State Endophenotypes of Psychiatric Disorders
Moritz J. Rossner et al.; PLOS ONE, doi: 10.1371/journal.pone.0110310; 2014

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