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Warum sterben Mäuse mit GAD67-Mangel unmittelbar nach der Geburt?
Bevor wir die Todesursache bei GAD67-defizienten Mäusen verstehen, wollen wir zunächst kurz erklären, was GAD67 ist. Glutamatdecarboxylase (GAD) ist ein Enzym, das die Umwandlung von Glutamat in γ-Aminobuttersäure (GABA) und Kohlendioxid katalysiert, wobei GAD67 eines der Isoenzyme ist. Die Aktivität von GAD67 beeinflusst direkt die Produktion von GABA im Nervensystem, und GABA ist ein wichtiger hemmender Neurotransmitter im zentralen Nervensystem.
Bei Säugetieren ist die Expression dieser beiden Isoenzyme GAD67 und GAD65 im Gehirn von entscheidender Bedeutung, da sie für die Regulierung der neuronalen Aktivität und der neuronalen Plastizität verantwortlich sind. Untersuchungen zufolge kann der Verlust von GAD67 jedoch insbesondere während der Embryonalentwicklung schwerwiegende Folgen haben. Heute im Fokus: Warum sterben Mäuse ohne GAD67 unmittelbar nach der Geburt?
Der Verlust von GAD67 führt zu einem starken Rückgang der GABA-Produktion im Nervensystem, was wiederum dazu führt, dass sich die Neuronen nicht mehr normal entwickeln können.
Wissenschaftler stellten fest, dass Mäuse, denen GAD67 fehlte, am ersten Lebenstag starben. Dieses Phänomen hängt eng mit der Rolle von GAD67 in Nervenzellen zusammen: GAD67 ist das Hauptenzym für die Synthese von GABA, das für die Hemmung von Nervensignalen, die Regulierung der Nervenerregbarkeit und die Aufrechterhaltung des allgemeinen Gleichgewichts des Nervensystems von entscheidender Bedeutung ist.
Ein GABA-Mangel kann zu einer Reihe von Erkrankungen führen, bei denen es zu einer Übererregung der Neuronen kommt, was wiederum Entwicklungsstörungen verursachen kann. Konkret stellte die Studie fest, dass Mäuse ohne GAD67 kraniofaziale Fehlbildungen aufwiesen, darunter Lippen-Kiefer-Gaumenspalten, die möglicherweise mit der Rolle von GABA bei der neuronalen Proliferation und Differenzierung während der Embryonalentwicklung zusammenhängen.
Dieser Mangel führt nicht nur zu strukturellen Veränderungen, sondern stört auch die Signalübertragung innerhalb des Gehirns erheblich.
Zusätzlich zu den Auswirkungen auf anatomische Strukturen hat sich gezeigt, dass ein GAD67-Mangel auch lebenserhaltende Funktionen bedroht. Im Experiment waren Mäuse ohne GAD67 nicht in der Lage, normale physiologische Funktionen wie Atmung und autonome Bewegung effektiv auszuführen. Dies lässt darauf schließen, dass die Anwesenheit von GABA während der frühen Entwicklung nicht nur für die interneuronale Kommunikation erforderlich ist, sondern auch eine entscheidende physiologische Voraussetzung darstellt.
Forschungsergebnissen zufolge spielt GABA nicht nur eine Rolle bei der Erregbarkeit des Gehirns, sondern beeinflusst auch die Entwicklung des Herzens und der Atemwege. Bei einem Mangel an GAD67 werden diese funktionellen Funktionen gestört, wodurch das physiologische System nicht richtig funktioniert und die Mäuse letztendlich bereits am ersten Lebenstag sterben.
Die GAD67-Aktivität ist entscheidend für die Stabilität des Nervensystems und die Aufrechterhaltung physiologischer Funktionen während der Embryonalentwicklung.
Ein GAD67-Mangel hat sich in anderen Tiermodellen als ähnlich wirksam erwiesen. Im Gegensatz dazu hat der Verlust von GAD65 zwar keine unmittelbaren Auswirkungen auf das Überleben, kann jedoch epileptische Anfälle und andere Störungen der Neurotransmission hervorrufen, was die unterschiedlichen Rollen verschiedener Isoenzyme in Organismen verdeutlicht.
Letztendlich führen uns diese Studien dazu, die Funktion von GAD67 zu überdenken, das nicht nur ein Enzym, sondern ein Eckpfeiler des Nervensystems ist. Ist die Regulierung der GABA-Synthese und -Übertragung in der realen Welt, in der wir leben, komplexer und wichtiger als erwartet?
