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Auf den ersten Blick haben Menschen und Taufliegen nicht viel gemeinsam. Und doch lässt sich anhand der Fliegen viel über den Menschen herausfinden, etwa wenn es um Depressionen geht. So arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) daran, dem Verständnis und damit der Behandlung depressiver Zustände näherzukommen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der renommierten Zeitschrift Current Biology veröffentlicht.
„Anhand der Drosophila-Fliege untersuchen wir unter anderem Naturstoffe aus der traditionellen asiatischen Heilkunde – etwa aus dem Bereich des Ayurveda“, erläutert Prof. Dr. Roland Strauss aus dem Institut für Entwicklungsbiologie und Neurobiologie der JGU. „Einige könnten antidepressiv wirken oder prophylaktisch die Resilienz gegenüber chronischem Stress stärken, es kommt also erst gar nicht zu einem depressionsartigen Zustand.“ Eines der Ziele ist es, die Wirkung der Stoffe nachzuweisen, die optimale Zubereitung herauszufinden und die Reinstoffe zu isolieren, welche die Wirkung innerhalb des Pflanzenmaterials verursachen. Dann könnten diese langfristig als Medikament auf den Markt gebracht werden. Doch der Weg dahin ist noch weit – schließlich handelt es sich um Grundlagenforschung.
„Bei der Drosophila-Fliege können wir genau untersuchen, wo die jeweiligen Stoffe eingreifen, denn wir können die gesamte Signalkette analysieren“, sagt Strauss. „Und: Jeder Schritt im Signalpfad kann auch bewiesen werden.“ Die Forschenden setzen die Fliegen mildem, wiederkehrenden Stress aus – etwa unregelmäßig auftretende Vibrationen der Unterlage. Daraufhin bilden die Drosophila einen depressionsartigen Zustand aus: Sie laufen langsamer, bleiben für zufällig entdeckten Zucker nicht stehen, klettern anders als entspannte Artgenossen nicht über Lücken. Wie ändert sich das Verhalten, wenn die Fliegen die verschiedenen Naturstoffe erhalten? Das Ergebnis: Es kommt entscheidend auf die Zubereitung des Naturstoffes an, z.B. ob dieser mit Wasser oder mit Alkohol extrahiert worden ist.
Abendliche Belohnung verhindert Depressionen
Was die Forschenden außerdem herausfanden: Belohnen sie die Fliegen am Abend eines stressigen Tages für eine halbe Stunde – geben sie ihnen also Futter mit höherem Zuckergehalt als üblich – oder aktivieren sie jeweils den Signalpfad für Belohnung, verhindert dies den depressionsartigen Zustand. Doch was geschieht, wenn die Fliege Zucker bekommt? Bekannt waren die Zuckerrezeptoren an den Tarsen und am Rüssel sowie das Ende des Signalweges, bei dem Serotonin in die Pilzkörper ausgeschüttet wird. Die Pilzkörper sind das Lernzentrum der Fliege, sie entsprechen dem Hippocampus des Menschen.
Doch ist der Weg – wie die Untersuchungen zeigten – wesentlich komplexer als die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen anfangs vermuteten. Drei verschiedene Neurotransmitter-Systeme sind beteiligt, bis der Serotoninmangel – der bei Fliegen in einem depressionsartigen Zustand herrscht – an den Pilzkörpern durch Belohnung ausgeglichen wird: Unter anderem durch Dopamin, das auch beim Menschen Belohnung signalisiert. Diese Erkenntnisse aus der Fliegenforschung sollten allerdings Menschen keinesfalls dazu verleiten, besonders zuckerhaltige Nahrung zu sich zu nehmen. Die Süße wird von der Fliege als Belohnung empfunden, die Menschen auf eine gesündere Art erlangen können.
Resilienz stärken: Wie kann man Depressionen vorbeugen?
Zudem suchen die Forschenden nach Resilienz-Faktoren im Genom. Denn: Genau wie die Menschen haben auch Drosophila eine individuelle genetische Ausstattung – keine zwei Fliegen sind gleich. Wie, so fragen sich die Forschenden, unterscheiden sich die Genome von Fliegen, die Stress besser aushalten, von Genomen derjenigen Fliegen, die auf wiederkehrenden milden Stress mit depressiven Zuständen reagieren? Langfristig könnte es somit möglich sein, die genetische Anfälligkeit von Menschen für depressive Erkrankungen zu untersuchen – und etwa mit den ebenfalls im Projekt untersuchten Naturstoffen vorzubeugen.
Bildmaterial:
https://download.uni-mainz.de/presse/10_ien_drosophila_depression_octopamine.jpg
Zucker und Aktivierung des Belohnungssystems können Fruchtfliegen aus einem depressionsartigen Zustand herausholen.
Foto/©: Tim Hermanns
Prof. Dr. Roland Strauss
Institut für Entwicklungsbiologie und Neurobiologie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Hanns-Dieter-Hüsch-Weg 15
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-25034
Fax +49 6131 39-25443
E-Mail: rstrauss@uni-mainz.de
https://nb-idn.biologie.uni-mainz.de/prof-dr-roland-strauss/
Tim Hermanns, Sonja Graf-Boxhorn, Burkhard Poeck, Roland Strauss
Octopamine mediates sugar relief from a chronic-stress-induced depression-like state in Drosophila
Current Biology, 31. Juli 2022
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.07.016
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)01117-4
https://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/16009_DEU_HTML.php
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Biology, Chemistry, Medicine, Psychology
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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