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Stress in jeder Zelle
Erste detaillierte Kartierung der Stressachse
Neue Studienergebnisse könnten für die Behandlung stressbedingter Erkrankungen wie Angst, Depression und Diabetes relevant sein
Wissenschaftler nutzten eine neue Technologie, um die sogenannte Stressachse zu untersuchen, die vom Gehirn bis zu den Nebennieren verläuft und die Stressantwort eines Organismus bildet. Noch nie wurde die gesamte Stressachse bis hin zur Funktion einzelner Gene auf Zellebene kartiert. Dabei entdeckten sie zahlreiche Veränderungen in einzelnen Zellen, die auftreten, wenn chronischer Stress die Nebennieren immer wieder zur Ausschüttung des Stresshormons Cortisol veranlasst. Außerdem fanden sie eine neue Subpopulation von Zellen, die die Stressantwort unterstützt. Die Ergebnisse könnten für die Behandlung stressbedingter Erkrankungen von Angst und Depression bis hin zu Diabetes relevant sein.
Juan Pablo Lopez und sein Team nutzte eine Technik, mit der sie Unterschiede über alle Zelltypen hinweg in einem Gewebe identifizieren konnten. Das ist, als wenn extrem viele verschiedene Früchte in einer Schüssel Obstsalat erkannt werden können, wo man mit Standardmethoden nur einen Smoothie herstellen und nachher den ungefähren Geschmack benennen kann. Die Forscher vom Max-Planck-Institut für Psychiatrie (MPI) und dem Weizmann Institute of Science (WIS) in Israel kartierten erstmals die vollständige Stressachse und überprüften die Aktivitäten einzelner Zellen entlang der gesamten Strecke. Sie vermaßen 21.723 Zellen und verglichen die Ergebnisse an zwei Gruppen von Mäusen, einer unbelasteten und einer, die chronischem Stress ausgesetzt war.
Das deutsch-israelische Team stellte fest, dass die Aktivierung von Genen in den Zellen und Geweben sich stark verändert. "Je weiter die Stressbotschaft von einem Organ zum nächsten wandert, desto stärker wird sie. Die deutlichsten Veränderungen fanden wir in den Nebennieren, hier waren 922 Gene unter Stress verändert", erklärt Lopez.
Die beispiellose Technik ermöglichte es den Forschern, zum ersten Mal eine Subpopulation von Nebennierenzellen zu identifizieren, die möglicherweise eine entscheidende Rolle bei der Stressreaktion und -anpassung spielt. Das Team fand außerdem heraus, dass das Gen Abcb1b in Zellen der Nebennieren unter Stresssituationen verstärkt aktiviert wird. Dieses Gen könnte eine Rolle bei der Freisetzung von Cortisol spielen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Sind die Erkenntnisse aus Mausmodellen relevant für den Menschen?
In Zusammenarbeit mit Forschern in Universitätskliniken in Großbritannien, Deutschland, der Schweiz und den USA konnte das Team zeigen, dass die Zellen in den Nebennieren von Patienten, die an einer starken Überaktivität der Stressachse leiden, ein ähnliches Bild wie die der Mäuse in der Gruppe mit chronischem Stress zeigen. Zudem steht das Gen Abcb1 auch in Verbindung mit depressiven Erkrankungen und Lopez und sein Team konnten nachweisen, dass verschiedene Varianten des Gens eine Rolle dabei spielen, wie die Nebennieren auf Stress reagieren.
Chronischer Stress kann jeden Teil des Körpers beeinträchtigen und ist für zahlreiche Erkrankungen relevant. Die meisten Studien zur Stressantwort konzentrieren sich auf chronische Stressmuster im Gehirn. "Die Ergebnisse dieser Studie liefern nicht nur mögliche neue Behandlungsansätze für verschiedenste Krankheiten, die durch chronischen Stress entstehen, sondern eröffnen auch neue Wege für die zukünftige Forschung", resümiert Alon Chen, Leiter des gemeinsamen neurobiologischen Labors von MPI und WIS.
Die drei Hauptkomponenten der Stressachse sind der Hypothalamus im Gehirn, die Hypophyse direkt neben dem Gehirn und die Nebennieren in der Nähe der Nieren. Sie geben als letzte Komponente der Achse das Hormon Cortisol über das Blut an den Rest des Körpers ab, was typische Stressreaktionen wie Anspannung, Bluthochdruck oder Zittern in Gang setzt.
Originalpublikation: Juan Pablo Lopez et al., Single-cell molecular profiling of all three components of the HPA axis reveals adrenal ABCB1 as a regulator of stress adaptation Science Advances, 2021 DOI 10.1126/sciadv.abe4497
zuletzt bearbeitet: 30.01.2021 
