Ein Forscherteam unter der Leitung von Dr. Victoria Puig vom Medizinischen Forschungsinstitut des Hospital del Mar (IMIM), an dem auch das Centre for Genomic Regulation (CRG) beteiligt war, hat die neuronalen Grundlagen der geistigen Beeinträchtigung bei Mäusen mit Down-Syndrom untersucht und festgestellt, dass die neuronalen Netzwerke der für Gedächtnis und Lernen relevanten Hirnkreisläufe überaktiviert, aber die Konnektivität dieser Kreisläufe schlecht ist.


Die Forscher haben auch beobachtet, dass die neuronale Aktivität während des Schlafs abnormal ist und wahrscheinlich die erfolgreiche Gedächtniskonsolidierung stört.

Die Studie hat sogar Biomarker in Hirnrhythmen identifiziert, die Gedächtnisdefizite bei den Mäusen vorhersagen können, die durch eine chronische Behandlung mit einem natürlichen Bestandteil des Grünen Tees, Epigallocatechingallat (ein Carbonsäureester der Gallussäure), korrigiert werden, von denen andere Studien bereits gezeigt haben, dass sie die ausübende Handlungsweisen und Gedächtnis bei Erwachsenen mit Down-Syndrom verbessern.

“Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass sowohl die Hyperaktivität neuronaler Netzwerke als auch Defizite in der Konnektivität spezifischer Hirnkreisläufe mögliche dysfunktionale Mechanismen sind, die zu Gedächtnisdefiziten beim Down-Syndrom beitragen und daher neue therapeutische Möglichkeiten zur Behandlung geistiger Beeinträchtigung bieten”, erklärt Dr. Victoria Puig, Forscherin in der Forschungsgruppe Integrierte Pharmakologie und Systemneurowissenschaften am IMIM.

Bisher hatte man erkannt, dass Epigallocatechingallat bestimmte Veränderungen auf molekularer und zellulärer Ebene korrigiert, die von der Trisomie des Chromosoms 21 herrühren und mit kognitiven Defiziten beim Down-Syndrom assoziiert sind.

Es fehlte jedoch eine dynamische Beschreibung der Wirkung von Epigallocatechingallat auf die neuronale Aktivität während bestimmter Hirnzustände. Dies ist daher das erste Mal, dass jemand untersucht hat, wie das Gehirn von Mäusen auf eine dauerhafte und regelmäßige Behandlung mit Epigallocatechingallat auf funktioneller Ebene bei Trisomiezuständen reagiert.

In der Studie wurde die neuronale Aktivität gleichzeitig in zwei für das Lernen und Gedächtnis kritischen Hirnregionen, dem präfrontalen Kortex und dem Hippokampus, bei trisomischen und nicht-trisomischen Mäusen während Ruhephasen im Wachzustand, im Schlaf und während der Ausführung einer einfachen Gedächtnisaufgabe aufgezeichnet.

Die Daten wurden vor und nach der einmonatigen Behandlung mit Epigallocatechingallat gesammelt, und die Veränderungen in der Aktivität der neuronalen Netzwerke in den beiden Regionen sowie die Konnektivität der Schaltkreise, die mit den Gedächtnisleistungen korrelieren, wurden analysiert und mit dem Grüntee-Extrakt korrigiert.

Laut Dr. Mara Dierssen vom Labor für Zelluläre und Systemneurobiologie am CRG “bietet diese Studie eine eingehende Beschreibung der neurophysiologischen Anomalien, die in verschiedenen Hirnzuständen bei Mäusen mit Down-Syndrom auftreten, und liefert die Schlüssel zum Verständnis der zellulären Mechanismen, die der verbesserten exekutiven Funktion zugrunde liegen, die bei Menschen mit Down-Syndrom nach chronischer Behandlung mit Epigallocatechingallat beobachtet wurde”. (De la Torre R et al. Lancet Neurology del 2016 doi: 10.1016/S1474-4422(16)30034-5)

Dr. Maria Alemany, Erstautorin der Arbeit und ebenfalls Forscherin in der Forschungsgruppe Integrierte Pharmakologie und neurowissenschaftliche Systeme am IMIM, erklärt, “dass die Gruppe die Auswirkungen der kognitiven Stimulation während der Gehirnentwicklung auf die neuronale Aktivität von Mäusen mit Down-Syndrom untersucht. Dies ist wichtig für das Verständnis der zellulären Mechanismen der kognitiven Stimulation, die normalerweise bei Menschen zur Verbesserung der geistigen Behinderung eingesetzt werden”.

Das Down-Syndrom ist eine genetische Veränderung, die durch das Vorhandensein einer zusätzlichen Kopie des Chromosoms 21 hervorgerufen wird, weshalb dieses Syndrom auch als Trisomie 21 bezeichnet wird. Es ist die Hauptursache für geistige Beeinträchtigung und die häufigste genetische Veränderung des Menschen. Es wird geschätzt, dass in Spanien 34.000 Menschen mit Down-Syndrom leben und dass es weltweit insgesamt sechs Millionen Betroffene gibt.

Quelle/Sender (gekürzt): IMIM (Hospital del Mar Medical Research Institute)