Entdeckung einer neuen Rolle des Kleinhirns bei der Durstregulierung

Das Kleinhirn, oft auch als „kleines Gehirn“ bezeichnet, fasziniert seit Jahrhunderten die Forschung aufgrund seiner einzigartigen Struktur und zellulären Komplexität und zählt evolutionär zu den ältesten Gehirnregionen. Traditionell galt es lediglich als motorisches Kontrollzentrum. Neuere Studien belegen jedoch seine Beteiligung an nicht-motorischen Funktionen wie Kognition, Emotionen, Gedächtnis, autonomen Funktionen, Sättigung und Mahlzeitenbeendigung.

In einer kürzlich in Nature Neuroscience veröffentlichten Studie an Mäusen fanden Forscher der University Hospitals (UH), des Harrington Discovery Institute der UH und der Case Western Reserve University heraus, dass das Kleinhirn auch den Durst steuert, eine wichtige Funktion zum Überleben. Konkret stellte das Team fest, dass das Hormon Asprosin aus der Peripherie ins Gehirn diffundiert und Purkinje-Zellen im Kleinhirn aktiviert. Dies führt zu einem erhöhten Drang, Wasser zu suchen und zu trinken.

„Asprosin, ein Hormon, das 2016 von unserem Labor entdeckt wurde, stimuliert bekanntermaßen die Nahrungsaufnahme und hält das Körpergewicht, indem es wichtige ‚Hungerneuronen‘ in einem Teil des Gehirns namens Hypothalamus aktiviert und wirkt, indem es an ein Protein auf der Oberfläche des Neurons bindet, das als ‚Rezeptor‘ bezeichnet wird“, sagte Dr. Atul Chopra, der leitende Autor der Studie.

Dr. Atul Chopra ist Forscher am UH Harrington Discovery Institute und stellvertretender Direktor des Harrington Rare Disease Program, medizinischer Genetiker auf Abruf an der UH und außerordentlicher Professor für Medizin, Genetik und Genomik an der Case Western Reserve University School of Medicine.

Das Hormon benötigt für seine Wirkung einen Rezeptor, und im Fall von Asprosin, das Appetit und Körpergewicht reguliert, ist dieser Rezeptor Ptprd. Das Team fand heraus, dass es neben dem Hypothalamus auch im Kleinhirn stark exprimiert wird, wobei die funktionelle Bedeutung unbekannt war.

Wir gingen zunächst davon aus, dass die Asprosinwirkung im Kleinhirn die Nahrungsaufnahme mit dem Hypothalamus koordiniert, was sich jedoch als falsch herausstellte. Der Durchbruch kam, als Ila Mishra, Postdoktorandin im Labor und heute Leiterin ihres eigenen Labors an der University of Kentucky, entdeckte, dass Mäuse, bei denen die Empfindlichkeit des Kleinhirns gegenüber Asprosin ausgeschaltet war, eine geringere Wasseraufnahme hatten. Unser letztendliches Ziel war es, die Nahrungsaufnahme zu messen, nicht die Wasseraufnahme – ein glücklicher Zufall.“

Diese Mäuse zeigten zudem eine reduzierte Purkinje-Zellaktivität, begleitet von Hypodipsie (vermindertem Durst). Ihre Nahrungsaufnahme, ihre motorische Koordination und ihr Lernvermögen blieben unverändert. Im Gegensatz dazu zeigten Mäuse, bei denen die hypothalamische Asprosin-Empfindlichkeit eliminiert war, eine reduzierte Nahrungsaufnahme ohne Auswirkungen auf den Durst.

„Unsere Ergebnisse enthüllen nicht nur eine neue Funktion der Purkinje-Zellen des Kleinhirns bei der Durstmodulation, sondern auch ihre unabhängige Regulierung von bekannten Funktionen in der motorischen Koordination und beim Lernen“, fügte Dr. Chopra hinzu. „Es ist faszinierend, dass wir nach über einem Jahrhundert neurobiologischer Forschung immer noch wichtige neue Funktionen für Hirnareale entdecken, die lange als verstanden galten. Die größere Bedeutung dieser Entdeckung liegt in ihrem Potenzial für die Behandlung von Durststörungen wie Polydipsie (übermäßiger Durst), Hypodipsie und Adipsie, für die es derzeit keine Behandlung gibt.“