Welchen Einfluss haben Glukokortikoide auf die Entwicklung?

Glukokortikoide spielen eine zentrale Rolle in der Stressreaktion des Körpers und sind auch für die Embryonalentwicklung von Bedeutung. Bei drohender Frühgeburt werden häufig synthetische Glukokortikoide eingesetzt, um die Entwicklung der Lungen des Embryos zu unterstützen. Im Jahr 2020 machten Frühgeburten weltweit etwa zehn Prozent aller Geburten aus, was rund 13 Millionen betroffene Neugeborene bedeutet. Angesichts ihrer weiten Verbreitung als medizinisches Mittel wurden die Auswirkungen von Glukokortikoiden auf die Gehirnentwicklung in einer aktuellen Studie untersucht. Leander Dony aus dem Team von Elisabeth Binder, Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München, analysierte dabei, wie synthetische Glukokortikoide die Gehirnentwicklung beeinflussen.

Forschung mit Gehirnorganoiden

Die Forschenden arbeiteten mit sogenannten Gehirnorganoiden. Das sind Modelle des sich entwickelnden Gehirns, die aus menschlichen Stammzellen gewonnen werden und in einer Petrischale reifen. An ihnen lassen sich die frühesten Phasen der Gehirnentwicklung untersuchen.

Das Verständnis darüber, welche Faktoren ein späteres Krankheitsrisiko beeinflussen – sei es durch Umweltfaktoren, genetische Prädispositionen oder eine Kombination beider – kann dazu beitragen, effektivere Behandlungen und Präventionsstrategien zu entwickeln.

In der vorliegenden Studie wurden die Organoide über einen längeren Zeitraum hinweg synthetischen Glukokortikoiden ausgesetzt, um eine hohe Belastung während der frühen Schwangerschaft zu simulieren. Anschließend wurden die behandelten Organoide mit unbehandelten Kontroll-Organoiden verglichen, die eine normale Gehirnentwicklung darstellen sollten.

Veränderte Verteilung von Neuronen

Das Hauptresultat der Studie war eine veränderte Verteilung der Nervenzelltypen: In den behandelten Organoiden war der Anteil hemmender Nervenzellen höher, während der Anteil erregender Neuronen geringer war als in den Kontroll-Organoiden. Erregende Neuronen fördern die Aktivität benachbarter Zellen, indem sie diese zum Feuern anregen und Signale weiterleiten. Hemmende Neuronen hingegen vermindern die Wahrscheinlichkeit des Feuerns benachbarter Zellen und dämpfen somit die Signalübertragung. „Diese Ergebnisse zeigen, dass das menschliche Gehirn in den frühen Entwicklungsstadien sehr formbar und anfälliger für äußere Einflüsse ist, als bisher angenommen“, erklärt Dony.

In früheren Untersuchungen wurde ein solches Ungleichgewicht der Neuronen-Typen schon aus genetischer Sicht mit psychiatrischen und neurologischen Erkrankungen in Verbindung gebracht.

Hemmende Neuronen: Schutz vor oder Risiko für Erkrankungen?

Diese Studie zeigt nun erstmalig, dass Umwelteinflüsse den gleichen Effekt haben können. Es bedarf weiterer Forschung, um die Auswirkungen auf das Krankheitsrisiko besser zu verstehen: „Wir beobachten mehr hemmende Neuronen, aber unsere Ergebnisse können uns nicht sagen, ob dies später ein Risiko oder sogar ein Schutz vor bestimmten Erkrankungen darstellt“, so Cruceanu.

Durchgeführt wurde die Studie zusammen mit Forschenden am Karolinska Institutet in Stockholm und dem Helmholtz Zentrum München, jeweils geleitet von Cristiana Cruceanu und Fabian Theis.

Originalpublikation:
Dony, L., Krontira, A. C., Kaspar, L., Ahmad, R., Demirel, I. S., Grochowicz, M., Schäfer, T., Begum, F., Sportelli, V., & Binder, E. B. (2025). Chronic exposure to glucocorticoids amplifies inhibitory neuron cell fate during human neurodevelopment in organoids. Science Advances, 11(7), DOI/10.1126/sciadv.adn8631

Quelle: Max-Planck-Gesellschaft