Überraschende Funktion: Das weibliche Sexualhormon Östrogen ist möglicherweise von entscheidender Bedeutung für unsere kognitiven Fähigkeiten. Wie Experimente mit Mäusen zeigen, fördert eine im Gehirn von Männern und Frauen produzierte Form dieses Botenstoffs die synaptische Plastizität – und damit Lern- und Erinnerungsprozesse. Ob dies auch beim Menschen so ist, müssen weitere Studien allerdings noch bestätigen.
Als weibliche Sexualhormone werden Östrogene vor allem in den Eierstöcken produziert: Sie steuern den Zyklus der Frau und prägen damit ihre Stimmung, ihr Körpergefühl und ihr Sexualverhalten wie kaum ein anderer Botenstoff. Doch das ist längst nicht die einzige Aufgabe dieser Hormone, wie sich in letzter Zeit zunehmend abzeichnet.
So wissen Forscher inzwischen etwa, dass eine bestimmte Östrogen-Form auch im Gehirn produziert wird – bei Männern und bei Frauen. Neuronen im Vorderhirn synthetisieren den Botenstoff 17-Beta-Estradiol mithilfe des Enzyms Aromatase. „Die genaue Funktion dieses neuronalen Östrogens ist unklar“, schreiben Yujiao Lu von der Augusta University und seine Kollegen. Allerdings gebe es Hinweise darauf, dass eine Hemmung der Aromatase Gedächtnisstörungen zur Folge haben kann.
Östrogen im Gehirn
Um der Rolle dieses Enzyms und dem von ihm produzierten Östrogen auf die Schliche zu kommen, haben die Wissenschaftler nun Experimente mit Mäusen durchgeführt: Sie veränderten die Nager genetisch so, dass die erregenden Neuronen in ihrem Vorderhirn keine Aromatase mehr produzierten.
Dadurch sank nicht nur die Konzentration dieses Enzyms in den Neuronen dieser Hirnregion. Auch der lokale Östrogen-Spiegel fiel um 70 bis 80 Prozent, wie das Team berichtet. Im Vorderhirn liegt sowohl der Hippocampus, der für das Langzeitgedächtnis und das räumliche Erinnerungsvermögen von Bedeutung ist, sowie der cerebrale Cortex, der eine wichtige Rolle für Erinnerung, Aufmerksamkeit und Denkprozesse spielt. Aus diesem Grund testeten die Forscher, wie sich die hormonellen Veränderungen auf diese Fähigkeiten auswirkten.
Eingeschränktes Erinnerungsvermögen
Das Ergebnis: „Die Mäuse konnten sich nicht so gut erinnern wie normale Mäuse“, sagt Lus Kollege Darrell Brann. So scheiterten die Nager unter anderem daran, sich zu orientieren und erkannten Gefahrensituationen schlechter. Dieses Phänomen trat sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Mäusen auf – allerdings waren die Defizite bei den Weibchen ausgeprägter, wie die Wissenschaftler herausfanden.
Weitere Untersuchungen mit Gewebeproben der veränderten Gehirne zeigten: Die synaptische Plastizität war durch das fehlende Östrogen offenbar deutlich geschwächt. So veränderten sich die Synapsen als Reaktion auf Lernprozesse weniger stark. Unter anderem beobachteten Lu und sein Team eine verminderte sogenannte Langzeit-Potenzierung, die andauernde Verstärkung der Signalübertragung bei bestimmten Synapsen.
„Wichtige Neuromodulator“
Außerdem stellten die Forscher fest, dass ein für Lern- und Erinnerungsprozesse wichtiger Transkriptionsfaktor durch die Aromatase-Blockade weniger stark exprimiert wurde. Das Gleiche galt für den Wachstumsfaktor BDNF – eine Substanz, die existierende Neuronen schützt und zugleich das Wachstum neuer Neuronen anregt.
Hoben die Wissenschaftler die Östrogenkonzentration im Gehirn wieder auf ein normales Niveau an, verschwanden sowohl die beobachteten molekularen Effekte als auch die Verhaltensauffälligkeiten bei den Mäusen, wie sie berichten. Dies legt ihrer Ansicht nach nahe: Im Gehirn produziertes Östrogen ist ein wichtiger Neuromodulator. „Es spielt eine wesentliche Rolle für die synaptische Plastizität, die Kommunikation der Nervenzellen und damit für das Erinnerungsvermögen“, konstatiert Barren.
Viele offene Fragen
In Zukunft wollen er und seine Kollegen das neuronale Östrogen und seine Funktionen weiter erforschen. Denn noch sind viele Fragen offen: Wie wird das Enzym Aromatase im Gehirn reguliert? Sinkt der Östrogenspiegel im Gehirn im Zuge natürlicher Alterungsprozesse und falls ja, wie lässt sich das womöglich verhindern? (Journal of Neuroscience, 2019; doi: 10.1523/JNEUROSCI.1970-18.2019)
Quelle: Augusta University
