C. elegans, ein mikroskopisch kleiner Fadenwurm mit einer Größe von ungefähr 1 mm und einer starken Ähnlichkeit hinsichtlich Genetik und Stoffwechsel zum Menschen, ist ein weit verbreiteter Modellorganismus für die Untersuchung von der Entwicklung von Nervenzellen, Alterungsprozessen und Krankheitsbildern. Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Dr. Natascia Ventura, die dem IUF – Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung und der Medizinischen Fakultät (Zentralinstitut für Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik) der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf angehört, untersucht vorrangig anhand dieses Organismus die Rolle von Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle, für gesundes Altern und die zugehörigen Mechanismen. Sie haben zudem eine C. elegans Screening Strategie entwickelt, um Umweltfaktoren und Nahrungskomponenten zu identifizieren, die auf Mitochondrien wirken und dadurch alterns- und krankheitsassoziierte Nervenzellschäden hervorrufen oder ihnen entgegenwirken.
Mitochondrien-assoziierte Erkrankungen
In letzter Zeit hat die Gruppe auch C. elegans Modelle entwickelt, um Mitochondrien-assoziierte Erkrankungen, die vorwiegend mit einem genetisch bedingten Komplex I-Defekt zusammenhängen, zu untersuchen. Dabei handelt es sich um seltene erbliche Stoffwechselerkrankungen mit unter anderem Auswirkungen auf das Nervensystem (wie das Leigh Syndrom), die meistens in frühester Kindheit einsetzen und tödlich enden, da sie nicht heilbar sind. Um neue Behandlungsmöglichkeiten zu finden, braucht es geeignete Modelle und neue Studien. Das Labor von Dr. Ventura hat gemeinsam mit Prof. Distelmaier von der Kinderklinik des Universitätsklinikums Düsseldorf und internationalen Kooperationspartnern mit einem der neuen C. elegans Modelle und der etablierten Screening Strategie den Nahrungsbestandteil Lutein als potenzielle therapeutische Substanz identifiziert.
Lutein stellte die neurologischen Entwicklungsstörungen des Fadenwurms wieder her. Das Labor von Dr. Ventura klärte auch den dafür verantwortlichen Mechanismus auf. Ein gestörter Informationsaustausch zwischen C. elegans Nervenzellen (synaptische Dysfunktion), der durch ungewöhnlich hohe Mengen des Zell-Adhäsions-Proteins Neuroligin bedingt war, verursachte die Symptome und wurde durch Lutein unterdrückt. Sie stellten außerdem fest, dass Neuroligin auch im Gehirn des entsprechenden Maus-Krankheits-Modells hochreguliert war. Ihre Studie wurde kürzlich veröffentlicht. Weitere Arbeiten zur Untersuchung, ob diese Erkenntnis auf Säugetiere übertragen werden kann, laufen.
Quelle: IUF – Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung
Originalpublikation: Maglioni S. et al.; Neuroligin-mediated neurodevelopmental defects are induced by mitochondrial dysfunction and prevented by lutein in C. elegans; Nature Communications 13, 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29972-4
