Internationale Zeitschrift für Physikalische Medizin und Rehabilitation
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Abstrakt

Transkriptomveränderungen und neuronale Degeneration in einem In-vitro- Modell des Vitamin-B-Mangels

Niels Banek, Leonie Martens, Natalie Daluege, Nikisha Carty, Sebastian Schmeier, Oltea Trutz, Kenneth W. Young*, Patrizia Bohnhorst*

Hintergrund: Die neurotropen B-Vitamine wie Thiamin (B1), Pyridoxin (B6) und Cobalamin (B12) spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der neuronalen Lebensfähigkeit und tragen wesentlich zu einem gesunden Nervensystem bei. Darüber hinaus ist allgemein bekannt, dass ein Mangel an neurotropen B-Vitaminen zu einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen und peripheren Neuropathien führen kann. Bis heute ist jedoch die Auswirkung eines Mangels an B-Vitaminen auf die Modulation von Genen und Zellbahnen noch nicht vollständig untersucht worden.

Materialien und Methoden: In dieser aktuellen Studie verwendeten wir RNA-Sequenzierung und Transkriptomanalyse, um Veränderungen der Genexpression in Primärkulturen von Dorsalwurzelganglion-Neuronen (mDRG) von Mäusen als Reaktion auf neurotropen Vitamin-B-Mangel zu untersuchen. Die Genontologie-Anreicherungsanalyse (GO) identifizierte signifikante Veränderungen in Pfaden und Prozessen, die mit dem Energiestoffwechsel und dem neuronalen Tod verbunden sind, beim Vergleich von mDRG-Neuronen, die unter optimalen Bedingungen mit Vitamin B1, B6 und B12 gezüchtet wurden, mit einem Vitamin-B-freien Medium ohne diese B-Vitamine.

Ergebnisse: Insgesamt wurden 161 Gene nach 3 Tagen in Vitamin-B-freiem Medium differenziell reguliert. Diese Zahl stieg auf 735 Gene, die nach 6 Tagen in Vitamin-B-freiem Medium differenziell reguliert wurden. Wir fanden auch eine Aktivierung bestimmter überlebensfördernder Signalwege, vermutlich als Ausgleichsmechanismus für Vitamin-B-Mangel. Eine komplexe Induktion überlebensfördernder und todesfördernder Signalwege scheint daher letztendlich für das Schicksal der Neuronen verantwortlich zu sein.

Schlussfolgerung: Zusammenfassend identifiziert unsere Studie Veränderungen der Genexpression und die Beteiligung von Signalwegen, die möglicherweise mit einer mDRG-Neurodegeneration in Verbindung stehen, die als Reaktion auf den Mangel an neurotropen B-Vitaminen auftritt.