Hirnsterne übernehmen die Führung während kritischer Phasen der frühen postnatalen Gehirnentwicklung: Relevanz von Astrozyten in Gesundheit und psychischen Erkrankungen

Im Gehirn regulieren Astrozyten die Form und Funktionen der synaptischen und vaskulären Kompartimente durch eine Vielzahl freigesetzter Faktoren und membrangebundener Proteine. Eine unausgeglichene Aktivität der Astrozyten kann daher drastische negative Auswirkungen auf die Gehirnentwicklung haben und zum Auftreten schwerwiegender Pathologien führen. Klinische und präklinische Studien zeigen Veränderungen in der Zellzahl der Astrozyten, der Morphologie, der molekularen Zusammensetzung und astrozytenabhängigen Prozessen in verschiedenen betroffenen Gehirnregionen bei neurodevelopmentalen (ND) und neuropsychiatrischen (NP) Störungen. Astrozyten proliferieren, differenzieren und reifen während der kritischen Phase der frühen postnatalen Gehirnentwicklung, einem Zeitfenster erhöhter gliaabhängiger Regulierung eines angemessenen Gleichgewichts zwischen Synapsenbildung/-eliminierung, das von zentraler Bedeutung für die Verfeinerung der synaptischen Konnektivität ist. Daher können interne und/oder externe Faktoren, die diese Prozesse während der kritischen Phase verändern, zu einer aberranten synaptischen Umgestaltung und dem Auftreten psychischer Erkrankungen führen. Die besondere Übergangsposition der Astrozyten zwischen synaptischen und vaskulären Kompartimenten ermöglicht es ihnen zudem, den Zustand des Gehirns zu „berechnen“ und folglich Faktoren in den Blutkreislauf abzugeben, die als diagnostische Biomarker für unterschiedliche gesunde oder krankhafte Bedingungen dienen können. Hier sammeln wir aktuelle Fortschritte hinsichtlich der Astrogenese und der astrozytenvermittelten Regulation der neuronalen Netzwerkumschreibung während der frühen postnatalen kritischen Phasen der Gehirnentwicklung, wobei der Schwerpunkt auf der Synapseneliminierung liegt. Wir schlagen dann alternative Hypothesen für eine Beteiligung von Aberrationen in diesen Prozessen beim Auftreten von ND- und NP-Störungen vor. Angesichts der bekannten unterschiedlichen Prävalenz bestimmter Gehirnstörungen zwischen Männern und Frauen diskutieren wir auch mögliche geschlechtsabhängige Einflüsse auf diese neurodevelopmentalen Ereignisse. Aus translationaler Perspektive kann das Verständnis von alters- und geschlechtsabhängigen astrozyten-spezifischen molekularen und funktionalen Veränderungen helfen, Biomarker für unterschiedliche zelluläre (Dys)funktionen in Gesundheit und Krankheit zu identifizieren, was die Entwicklung diagnostischer Werkzeuge oder die Auswahl maßgeschneiderter Behandlungsoptionen für männliche/weibliche Patienten begünstigt.