Beweise der Verbindung zwischen Immunschwächen und Autismus entdeckt

Wissenschaftler des California Institute of Technology (Caltech) leisteten Pionierarbeit bei der Erforschung der Verbindung zwischen Unregelmäßigkeiten im Immunsystem und neurologischen Entwicklungsstörungen wie Autismus vor einem Jahrzehnt. Seitdem haben Untersuchungen von postmortalen Gehirnen und von Individuen mit Autismus sowie epidemiologische Studien die Korrelation zwischen Veränderungen des Immunsystems und Autismus-Spektrum-Störungen unterstützt. Was

Wissenschaftler des California Institute of Technology (Caltech) leisteten Pionierarbeit bei der Erforschung der Verbindung zwischen Unregelmäßigkeiten im Immunsystem und neurologischen Entwicklungsstörungen wie Autismus vor einem Jahrzehnt. Seitdem haben Untersuchungen von postmortalen Gehirnen und von Individuen mit Autismus sowie epidemiologische Studien die Korrelation zwischen Veränderungen des Immunsystems und Autismus-Spektrum-Störungen unterstützt.
Was jedoch unbeantwortet geblieben ist, ist, ob die Immunveränderungen eine ursächliche Rolle bei der Entstehung der Krankheit spielen oder nur eine Nebenwirkung sind. Nun legt eine neue Caltech-Studie nahe, dass spezifische Veränderungen eines überaktiven Immunsystems tatsächlich zu autistischen Verhaltensweisen bei Mäusen beitragen können und dass diese Aktivierung in einigen Fällen damit in Zusammenhang gebracht werden kann, was ein sich entwickelnder Fötus im Mutterleib erfährt.
Die Ergebnisse erscheinen diese Woche in einem Artikel in den Proceedings der National Academy of Sciences (PNAS).
"Wir haben lange vermutet, dass das Immunsystem eine Rolle bei der Entwicklung von Autismus-Spektrum-Störung spielt", sagt Paul Patterson, der Anne P. und Benjamin F. Biaggini Professor für Biologische Wissenschaften am Caltech, der die Arbeit leitete. "In unseren Studien über ein Mausmodell, das auf einem Umweltrisikofaktor für Autismus basiert, stellen wir fest, dass das Immunsystem der Mutter ein Schlüsselfaktor für das abnormale Verhalten der Nachkommen ist."
Der erste Schritt in der Arbeit war die Erstellung eines Mausmodells, das das Autismus-bezogene Verhalten mit den Veränderungen des Immunsystems in Verbindung brachte. Mehrere große epidemiologische Studien - darunter eine, bei der die Krankengeschichte jeder zwischen 1980 und 2005 in Dänemark geborenen Person aufgezeichnet wurde - haben eine Korrelation zwischen einer Virusinfektion während des ersten Trimesters der Schwangerschaft einer Mutter und einem höheren Risiko für Autismus-Spektrum-Störungen bei ihrem Kind gefunden . Um dies in Mäusen zu modellieren, injizierten die Forscher schwangeren Müttern eine virale Nachahmung, die die gleiche Art von Immunreaktion auslöst wie eine Virusinfektion.
"Bei Mäusen wird diese einzelne Beleidigung der Mutter zu Autismus-bedingten Verhaltensanomalien und Neuropathologien bei den Nachkommen", sagt Elaine Hsiao, eine Doktorandin in Pattersons Labor und Hauptautorin des PNAS-Papiers.
Das Team fand heraus, dass die Nachkommen die zentralen Verhaltenssymptome aufweisen, die mit Autismus-Spektrum-Störungen einhergehen - repetitive oder stereotype Verhaltensweisen, verminderte soziale Interaktionen und gestörte Kommunikation. Bei Mäusen führt dies zu Verhaltensweisen wie das zwanghafte Vergraben von Murmeln in ihrem Käfig, die übermäßige Selbstpflege, die Entscheidung, alleine oder mit einem Spielzeug Zeit zu verbringen, anstatt mit einer neuen Maus zu interagieren oder weniger häufig oder in veränderter Weise mit Ultraschall zu sprechen typische Mäuse.
Als nächstes charakterisierten die Forscher das Immunsystem der Nachkommen von infizierten Müttern und stellten fest, dass die Nachkommen eine Reihe von Immunveränderungen aufwiesen. Einige dieser Veränderungen ähneln denen bei Menschen mit Autismus, einschließlich eines verringerten Spiegels regulatorischer T-Zellen, die eine Schlüsselrolle bei der Unterdrückung der Immunantwort spielen. Zusammengenommen bilden die beobachteten Immunveränderungen ein Immunsystem im Overdrive - eines, das Entzündungen fördert.
"Bemerkenswerterweise haben wir diese Immunanomalien sowohl bei jungen als auch bei erwachsenen Nachkommen von immunaktivierten Müttern gesehen", sagt Hsiao. "Dies zeigt uns, dass eine pränatale Herausforderung zu langfristigen Konsequenzen für Gesundheit und Entwicklung führen kann."
Nachdem das Mausmodell etabliert war, konnte die Gruppe dann testen, ob die Immunprobleme des Nachwuchses zu ihrem autistischen Verhalten beitragen. In einem aufschlussreichen Test dieser Hypothese waren die Forscher in der Lage, viele der autistischen Verhaltensweisen in den Nachkommen immunaktivierter Mütter zu korrigieren, indem sie den Nachkommen eine Knochenmarktransplantation von typischen Mäusen gaben. Die normalen Stammzellen im transplantierten Knochenmark füllten nicht nur das Immunsystem der Wirtstiere auf, sondern veränderten auch ihre autistischen Verhaltensstörungen.
Die Forscher betonen, dass, da die Arbeit an Mäusen durchgeführt wurde, die Ergebnisse nicht ohne weiteres auf Menschen übertragen werden können, und sie legen sicher nicht nahe, dass Knochenmarktransplantationen als eine Behandlung für Autismus betrachtet werden sollten. Sie müssen auch noch feststellen, ob die Infusion von Stammzellen oder das Knochenmarktransplantationsverfahren selbst - komplett mit Bestrahlung - das Verhalten korrigiert hat.
Patterson sagt jedoch, die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Immunitätsunregelmäßigkeiten bei Kindern ein wichtiges Ziel für innovative Immunmanipulationen bei der Behandlung von Verhaltensweisen im Zusammenhang mit Autismus-Spektrum-Störungen sein könnten. Durch die Korrektur dieser Immunprobleme könnte es möglich sein, einige der klassischen Entwicklungsverzögerungen bei Autismus zu mildern.
In zukünftigen Studien wollen die Forscher die Auswirkungen von gezielten entzündungshemmenden Behandlungen auf Mäuse untersuchen, die autistisches Verhalten und Immunveränderungen zeigen. Sie sind auch daran interessiert, die gastrointestinalen (GI) Bakterien oder Mikrobiota solcher Mäuse zu betrachten. Co-Autor Sarkis Mazmanian, Professor für Biologie am Caltech, hat gezeigt, dass Darmbakterien eng mit der Funktion des Immunsystems verbunden sind. Er und Patterson untersuchen, ob Änderungen an der Mikrobiota dieser Mäuse auch ihre Autismus-bezogenen Verhaltensweisen beeinflussen können.