Korrektur des gestörten Wachstums von axonalen Fortsätzen motorischer Nervenzellen bei spinaler Muskelatrophie

Die proximale spinale Muskelatrophie ist die häufigste Form einer Motoneuron-Erkrankung bei Kindern. Ein fehlendes Protein namens SMN führt zu Problemen in Nervenzellen, die Muskeln steuern. Ohne SMN können die Nerven in den Axonen – den „Verbindungen“ zu den Muskeln – wichtige RNA-Moleküle nicht richtig transportieren und nutzen. Dies stört das Wachstum der Axone, schädigt die Verbindung zu den Muskeln und lässt Nervenzellen absterben.

Trotz neuer Therapieentwicklungen, zu denen auch das Institut für Klinische Neurobiologie beigetragen hat, sind die Mechanismen, die für die Degeneration der axonalen Fortsätze und für die Denervation der Muskelfasern verantwortlich sind, noch weitgehend unbekannt.

In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass in einem Mausmodell für spinale Muskelatrophie die Expression des RNA-bindenden Proteins Ptbp2 in den axonalen Fortsätzen von Motoneuronen reduziert ist. Dieses Protein ist wichtig für das Wachstum und die Funktion dieser „Verbindungen“ zwischen Nervenzellen und Muskeln. Wird Ptbp2 wieder zugeführt, können die gestörten Prozesse repariert werden: Die Axone wachsen wieder normal in die Länge, und auch die fehlerhafte Entwicklung der Kontaktstellen, an denen die Nervenzellen Signale weiterleiten, wird verbessert.

Die Ergebnisse zeigen, dass SMN und Ptbp2 gemeinsam die Produktion von Proteinen in den Axonen steuern, die für die Funktion der Nervenzellen entscheidend sind. Daraus könnten sich neue Ansätze für die Behandlung der spinalen Muskelatrophie ergeben.

Publikation:
Salehi Saeede, Zare Abdolhossein, Gandhi Gayatri, Sendtner Michael, Briese Michael. Ptbp2 re-expression rescues axon growth defects in Smn-deficient motoneurons. Front Mol Neurosci. 2024 Aug 23;17:1393779. doi: 10.3389/fnmol.2024.1393779. PMID: 39246602; PMCID: PMC11377325.

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Das Bild zeigt die Atrophie von axonalen Wachstumskegeln (3. Bild von links) bei Motoneuronen aus einem Mausmodell für spinale Muskelatrophie (Smn-/-;SMN2tg/tg), und wie die Expression von Ptbp2 diese Atrophie aufhebt (4. Bild von links) und die Struktur auf ähnliches Niveau wie bei Motoneuronen aus gesunden Mäusen wiederherstellt (1. Bild links). Quelle: Saeede et. Al. Front Mol Neurosci. 2024. doi: 10.3389/fnmol.2024.1393779