Mausstudie trennt das Wachstum der Dendritenfortsätze durch Psilocybin vom Kopfzucken

Forscher der University of California, Santa Cruz, gaben Mäusen eine einzelne Dosis Psilocybin und beobachteten einzelne dendritische Dornenfortsätze durch den Schädel eines lebenden Tieres. Das sind die kleinen Ausstülpungen, an denen ein Neuron Signale von einem anderen empfängt. Dieselben Fortsätze ließen sich Tage später erneut prüfen.

Die Trennung gelang über genetische Eingriffe. Psilocybin wirkt auf einen Serotonin-Rezeptor namens 5-HT2A, der in einer Klasse von Ausgangszellen der Hirnrinde am dichtesten sitzt. Wurde der Rezeptor nur in diesen Zellen wiederhergestellt, trieb Psilocybin weiterhin neue Verbindungen und ließ sie bestehen, doch die Mäuse zeigten kein Kopfzucken. Entfernte man ihn aus diesen Zellen und beließ ihn überall sonst, änderte die Substanz nichts an den Verschaltungen, während das Zucken unverändert blieb.

Die Autoren fanden eine Grenze dieser Trennung. In beiden genetisch veränderten Stämmen hörte Psilocybin auf, den Abbau alter Verbindungen zu beschleunigen. Für das Ausräumen der alten Verschaltungen scheinen also weitere Zelltypen nötig zu sein.

Das Zucken ist ein Ersatzmaß, keine Halluzination. Forscher können eine Maus nicht fragen, was sie erlebt hat, deshalb steht das Kopfzucken für halluzinogene Aktivität. Die Autoren schreiben, ihre Ergebnisse dürften nicht so gelesen werden, als gingen sie direkt der Frage nach, was Halluzinationen auslöst.

"Diese Befunde stellen die vorherrschende Auffassung in Frage, dass Psilocybin einfach die neuronale Konnektivität erhöht, und legen nahe, dass seine Wirkung vom Zustand des Gehirns abhängt", sagte Yi Zuo, Molekularbiologe in der Abteilung für Molekulare, Zelluläre und Entwicklungsbiologie der UC Santa Cruz und Letztautor der Studie. Jacob Baker und Emily Kogan teilen sich die Erstautorschaft. Zuo sagte, Behandlungen, die auf dieser Trennung aufbauen, könnten die schnelle und anhaltende antidepressive Wirkung von Psychedelika liefern und zugleich halluzinogene Nebenwirkungen vermeiden.

Neue Verbindungen blieben bestehen

Innerhalb von 24 Stunden erschienen neue Dornenfortsätze schneller als bei Mäusen, die Kochsalzlösung erhielten. Von drei getesteten Dosen wirkten die mittlere und die hohe etwa gleich stark.

Die neuen Verbindungen waren zudem stabiler. Bei unbehandelten Mäusen beginnen die meisten neuen Ausstülpungen als kurze Stummel, die selten halten, und 40,6% überstanden eine Woche; nach Psilocybin waren es 61,3%. Nach drei Wochen waren 48,0% der neuen Dornenfortsätze in behandelten Mäusen noch vorhanden, gegenüber 29,3% in den Kontrollen. Die Form folgte demselben Muster: 28,4% der neuen Dornenfortsätze in behandelten Tieren bildeten den breiten Pilzkopf aus, der eine reife, starke Synapse kennzeichnet, verglichen mit 2,2% in den Kontrollen.

Bei gesunden Mäusen war der Wachstumsschub kurz. Die Substanz beschleunigte auch den Abbau älterer Verbindungen, und die Netzdichte näherte sich über drei Wochen wieder dem Ausgangswert.

Stress veränderte die Reaktion

Anschließend setzten die Forscher Mäuse 21 Tage lang unvorhersehbarem mildem Stress aus, einem gängigen Nagetiermodell für einen depressiven Zustand, und gaben die Dosis am Tag nach dem Ende der Belastung. Die Bildung neuer Dornenfortsätze stieg stärker, und der Verlust bestehender Verbindungen, der bei mit Kochsalzlösung behandelten Mäusen nach dem Stress weitergelaufen war, kehrte auf die Rate ungestresster Tiere zurück.

Bei behandelten Mäusen erschienen 7,8% der während des Stresses verlorenen Verbindungen wieder, gegenüber 4,8% in den Kochsalz-Kontrollen. Das wirkte wie ein Nebeneffekt des allgemeinen Aufbaus von Dornenfortsätzen, denn neue Ausstülpungen traten nicht häufiger dort auf, wo alte verloren gegangen waren.

Wie es weitergeht

Die Autoren schlagen vor, die spezifischen Hirnzellen zu isolieren, die für die halluzinationsähnlichen Reaktionen verantwortlich sind, und die Bildung von Dornenfortsätzen gegen Stimmungsänderungen der Tiere aufzutragen.

An den heute verfügbaren Behandlungen ändert das nichts. Die Studie hat keine Menschen getestet, und die Autoren weisen darauf hin, dass Befunde an Mäusen auf den Menschen übertragen werden müssen.