Epigenetische Veränderungen von Zellen des Gehirns spielen vermutlich bei nahezu allen Persönlichkeitsstörungen und vielen anderen psychischen und neurologischen Erkrankungen eine Rolle, etwa bei der Alzheimerschen Krankheit, Schizophrenie, Depressionen oder Suchterkrankungen. Zu den epigenetischen Enzymen, die bei der Entwicklung von Nervenzellen und damit auch bei deren Fehlentwicklung mitmischen, zählen bestimmte Histondeacetylasen (HDACs). Sie entfernen Acetylgruppen von Histonproteinen, was meist dazu führt, dass das Chromatin genannte DNA-Protein-Gemisch kompakter wird und Gene in den betroffenen DNA-Abschnitten nur noch schwer oder gar nicht abgelesen werden können. Bislang ist es allerdings noch nie gelungen, das Auftreten dieser Enzyme direkt in den Nervenzellen eines lebenden Menschen zu beobachten – ihnen sozusagen bei der Arbeit zuzuschauen. Dieses Kunststück hat jetzt ein Forscherteam der Harvard Medical School, USA, vollbracht.
Hsiao-Ying Wey und Kollegen entwickelten eine [11C]Martinostat genannte Substanz, die gezielt an HDACs in menschlichen Nervenzellen bindet und sich mit Hilfe des bildgebenden Verfahrens der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) sichtbar machen lässt. Experimente mit acht gesunden Erwachsenen zeigten, dass viele Zellen im gesamten Gehirn die epigenetischen Enzyme in großen Mengen einsetzen, dass sich dabei allerdings systematische Unterschiede ergeben: HDACs werden vor allem von Zellen der grauen Substanz gebildet, darunter aber am wenigsten in zwei Regionen namens Hippocampus und Amygdala. Es liegt nahe, dass in diesen sehr variablen, für das Gedächtnis und die Emotionssteuerung besonders wichtigen Regionen ungewöhnlich viele Gene aktiv sein müssen. Da HDACs die Inaktivierbarkeit von Genen steuern, macht es natürlich Sinn, wenn sie dort kaum vorkommen.
Dank der neuen Technik werden Neurologen vielleicht schon bald viel mehr epigenetische Informationen aus den Gehirnzellen lebender Menschen erhalten. Sie werden wichtige Prozesse der Genregulation zwischen gesunden und kranken Menschen vergleichen können. Und es ist sicher nicht zu optimistisch formuliert, dass infolgedessen Gehirnforschung, Psychiatrie und Neurologie einen großen Schritt nach vorne machen werden.
Foto: [11C]Martinostat-PET-Aufnahmen, die einem Magnetresonanz-Bild überlagert sind, zeigen, in welchen Gehirnregionen besonders viel HDAC produziert wird; je röter, desto mehr HDACs (Bildrechte: H.-Y. Wey et al., Science Translational Medicine 2016).