Die entscheidende Rolle von Vitamin D bei der Dopaminfunktion und Schizophrenie

May 02, 2023

Zusammenfassung:Neurowissenschaftler haben herausgefunden, wie sich ein Vitamin-D-Mangel auf die Entwicklung von Neuronen auswirkt und zu Erkrankungen wie Schizophrenie beiträgt.

Mithilfe innovativer Technologie konnten sie beobachten, dass ein Mangel an Vitamin D nicht nur das Neuronenwachstum verändert, sondern auch den Mechanismus der Dopaminausschüttung im Gehirn beeinflusst. Sie fanden heraus, dass die Dopaminfreisetzung in Zellen, die in Gegenwart von Vitamin D gezüchtet wurden, im Vergleich zu einer Kontrolle erhöht war.

Diese Studie unterstreicht die Bedeutung von Vitamin D für die strukturelle Differenzierung dopaminerger Neuronen und legt nahe, dass ein mütterlicher Vitamin-D-Mangel die Art und Weise verändern könnte, wie sich frühe dopaminerge Schaltkreise bilden.

Wichtige Fakten:

Quelle:Universität von Queensland

Neurowissenschaftler der University of Queensland haben mithilfe neuer Technologien herausgefunden, wie sich ein Vitamin-D-Mangel auf die Entwicklung von Neuronen bei Schizophrenie auswirkt.

Der Artikel wurde im Journal of Neurochemistry veröffentlicht.

Professor Darryl Eyles hat auf früheren Forschungen aus seinem Labor am Queensland Brain Institute aufgebaut, die einen Zusammenhang zwischen mütterlichem Vitamin-D-Mangel und Gehirnentwicklungsstörungen wie Schizophrenie untersuchten, um die funktionellen Veränderungen im Gehirn zu verstehen.

Schizophrenie ist mit vielen genetischen und umweltbedingten Risikofaktoren für die Entwicklung verbunden. Während die genauen neurologischen Ursachen der Störung unbekannt sind, ist bekannt, dass Schizophrenie mit einer ausgeprägten Veränderung in der Art und Weise einhergeht, wie das Gehirn Dopamin verwendet, den Neurotransmitter, der oft als „Belohnungsmolekül“ des Gehirns bezeichnet wird.

Professor Eyles hat die Mechanismen verfolgt, die mit einer abnormalen Dopaminfreisetzung zusammenhängen könnten, und herausgefunden, dass ein mütterlicher Vitamin-D-Mangel die frühe Entwicklung und spätere Differenzierung dopaminerger Neuronen beeinflusst.

Das Team am Queensland Brain Institute entwickelte dopaminähnliche Zellen, um den Prozess der Differenzierung in frühe dopaminerge Neuronen nachzubilden, der normalerweise während der Embryonalentwicklung stattfindet.

Sie kultivierten die Neuronen sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit des aktiven Vitamin-D-Hormons. In drei verschiedenen Modellsystemen zeigten sie, dass das Wachstum von Dopaminneuriten deutlich erhöht war. Anschließend zeigten sie Veränderungen in der Verteilung präsynaptischer Proteine, die für die Dopaminfreisetzung innerhalb dieser Neuriten verantwortlich sind.

„Was wir herausgefunden haben, war, dass der veränderte Differenzierungsprozess in Gegenwart von Vitamin D nicht nur dazu führt, dass die Zellen anders wachsen, sondern auch die Maschinerie rekrutiert, um Dopamin anders freizusetzen“, sagte Professor Eyles.

Mithilfe eines neuen Visualisierungstools namens falsch fluoreszierender Neurotransmitter konnte das Team dann die funktionellen Veränderungen der präsynaptischen Dopaminaufnahme und -freisetzung in Gegenwart und Abwesenheit von Vitamin D analysieren.

Sie zeigten, dass die Dopaminfreisetzung in Zellen, die in Gegenwart des Hormons gezüchtet wurden, im Vergleich zu einer Kontrolle erhöht war.

„Dies ist ein schlüssiger Beweis dafür, dass Vitamin D die strukturelle Differenzierung dopaminerger Neuronen beeinflusst.“

Durch die Nutzung von Fortschritten beim Anvisieren und Visualisieren einzelner Moleküle in präsynaptischen Nervenendigungen konnten Professor Eyles und sein Team ihre langjährige Überzeugung, dass ein mütterlicher Vitamin-D-Mangel die Bildung früher dopaminerger Schaltkreise verändert, weiter erforschen.

Das Team untersucht nun, ob andere umweltbedingte Risikofaktoren für Schizophrenie wie mütterliche Hypoxie oder Infektionen den Verlauf der Differenzierung von Dopamin-Neuronen in ähnlicher Weise verändern.

Eyles und sein Team glauben, dass solche frühen Veränderungen der Differenzierung und Funktion von Dopamin-Neuronen der neurologische Entwicklungsgrund für eine spätere Dopamin-Dysfunktion bei Erwachsenen sein könnten, die eine Schizophrenie entwickeln.

Autor:Darryl EylesQuelle:Universität von QueenslandKontakt:Darryl Eyles – Universität von QueenslandBild:Das Bild stammt von Neuroscience News

Ursprüngliche Forschung: Open Access „Vitamin D: Ein wirksamer Regulator der Differenzierung und Funktion dopaminerger Neuronen“ von Renata Aparecida Nedel Pertile et al. Zeitschrift für Neurochemie

Abstrakt

Vitamin D: Ein wirksamer Regulator der Differenzierung und Funktion dopaminerger Neuronen

Vitamin D wurde als Schlüsselfaktor bei der dopaminergen Neurogenese und Differenzierung identifiziert. Folglich wurde ein entwicklungsbedingter Vitamin-D-Mangel (DVD) mit Störungen der abnormalen Dopamin-Signalübertragung mit neurologischer Entwicklungsbasis wie Schizophrenie in Verbindung gebracht.

Hier liefern wir weitere Belege für die Rolle von Vitamin D als Vermittler der dopaminergen Entwicklung, indem wir zeigen, dass es das Neuritenwachstum, die Neuritenverzweigung, die präsynaptische Proteinumverteilung, die Dopaminproduktion und die funktionelle Freisetzung in verschiedenen In-vitro-Modellen der Entwicklung dopaminerger Zellen, einschließlich SH-SY5Y, steigert Zellen, primäre mesenzephale Kulturen und mesenzephale/striatale Explantat-Kokulturen.

Diese Studie belegt weiterhin, dass Vitamin D ein wichtiges Differenzierungsmittel für die Entwicklung von Dopamin-Neuronen ist, und zeigt nun erstmals, dass eine chronische Exposition gegenüber dem aktiven Vitamin-D-Hormon die Fähigkeit sich entwickelnder Neuronen, Dopamin freizusetzen, erhöht.

Diese Studie hat auch Auswirkungen auf das Verständnis der Mechanismen hinter dem Zusammenhang zwischen DVD-Mangel und Schizophrenie.

Fragen: 1) Kann eine Nahrungsergänzung mit Vitamin D während der Schwangerschaft helfen, Schizophrenie zu reduzieren? 2) Sollten reife Gehirne mit Vitamin D ergänzt werden, in der Hoffnung, die maximale dopaminerge Aktivität zu steigern? 3) Könnte Vitamin D dabei helfen, die Auswirkungen von Parkinson zu verhindern oder zu minimieren?

Da Studien zeigen, dass etwa jeder vierte Mensch mit ASD an Schizophrenie leidet, bedeutet das nun, dass ein Mangel an Vitamin D auch eine Rolle bei der in utero Entwicklung von ASD spielt?

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