Adult neurogenesis in the human central nervous system in response to stroke - an investigation using the novel methodology of retrospective radiocarbon-based birth dating of cells
Clinical Neurology; Neurosurgery and Neuroradiology
Final Report Abstract
Über Jahrzehnte hinweg dominierte das Dogma, dass das Gehirn keine neuen Nervenzellen bilden kann. Eine der fundamentalsten Fragen der Neurowissenschaften ist, ob der Mensch zumindest in einigen wenigen Regionen, in welchen beim Tier eine Nervenzellneubildung gezeigt wurde, neue Nervenzellen generieren kann und somit ein gewisses Regenerationspotenzial besitzt. Im Besonderen steht die Großhirnrinde – der Sitz der höhen kognitiven Funktionen des Menschen – im Fokus der wissenschaftlichen Bemühungen. Die einzigartige Methodik der 14C-basierten Bestimmung des Geburtstermins von Nervenzellen ermöglichte nun die Beantwortung von zwei wesentlichen Kernfragen, inwiefern (i) das gesunde menschliche Gehirn lebenslang neue Nervenzellen bilden kann und (ii) Krankheiten, wie Schlaganfall, in der Großhirnrinde eine Nervenzellneubildung auslösen können. Die Methode bedient sich dabei eines Nebeneffekts der Atombombentests zu Zeiten des Kalten Krieges, bei welchen massiv das Kohlenstoffisotop 14C in die Atmosphäre freigesetzt wurde, das dann – wie das normale Kohlenstoffisotop 12C – über Photosynthese in die Nahrungskette gelangte. Werden nun neue Zellen “geboren”, werden die beiden Kohlenstoffisotope 12C und 14C entsprechend dem atmosphärischen Verhältnis zum Zeitpunkt der „Geburt“ der Zelle in deren Erbsubstanz “eingebaut” und somit kann über die Analyse der Nervenzell-Erbsubstanz das Alter derselben bestimmt werden. Unter Beteiligung des Antragstellers konnte im Juni 2013 in der Fachzeitschrift “Cell” demonstriert werden, dass der menschliche Hippokampus, eine kleine Gehirnregion, die in Gedächtnisprozesse und Lernvorgänge involviert ist, tatsächlich lebenslang und altersabhängig pro Tag bis zu 1.500 neue Nervenzellen bilden kann. Diese Arbeit wurde als Meilenstein-Publikation seit langem erwartet und konnte endlich den ersehnten Beweis dieser lange vermuteten, bislang jedoch nur indirekt nachgewiesenen Nervenzellneubildung erbringen (http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/hippocampusproduziert-ein-leben-lang-neue-neuronen-a-904105.html). Im April 2014 wurden in der Fachzeitschrift “Nature Neuroscience” die Ergebnisse zur zweiten Fragestellung – der etwaigen Nervenzellneubildung nach Schlaganfall in der menschlichen Hirnrinde – publiziert. Im Kern zeigte sich, dass sich keine nennenswerten neuen Nervenzellen nach Schlaganfall finden, also die Hirnrinde sich auch nicht nach Erkrankung signifikant durch Nervenzellneubildung regeneriert. Allerdings können Nervenzellen, die im Rahmen eines Schlaganfalls einen Schaden der Erbsubstanz erlitten haben, diesen durch Reparaturprozesse kompensieren, so dass die Erbsubstanz im Ganzen intakt bleibt.
Publications
- Dynamics of hippocampal neurogenesis in adult humans. Cell. 2013 Jun 6;153(6):1219-27
Spalding KL, Bergmann O, Alkass K, Bernard S, Salehpour M, Huttner HB, Boström E, Westerlund I, Vial C, Buchholz BA, Possnert G, Mash DC, Druid H, Frisén J
(See online at https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.05.002) - The age and genomic integrity of neurons after cortical stroke in humans. Nat Neurosci. 2014 Apr 20 [Epub ahead of print]
Huttner HB, Bergmann O, Salehpour M, Rácz A, Tatarishvili J, Lindgren E, Csonka T, Csiba L, Hortobágyi T, Méhes G, Englund E, Solnestam BW, Zdunek S, Scharenberg C, Ström L, Ståhl P, Sigurgeirsson B, Dahl A, Schwab S, Possnert G, Bernard S, Kokaia Z, Lindvall O, Lundeberg J, Frisén J
(See online at https://doi.org/10.1038/nn.3706)
