Oxytocin und Autismus

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Neue Studie zeigt: Aus C wird T - Eine kleine Punktmutation im Oxytocin-Rezeptor-Gen mit großen Folgen und erhöhtem Risiko für Autismus

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13. Januar 2022

Das als „Kuschelhormon“ bekannte Oxytocin, ist allgemein für seine positive Wirkung auf zwischenmenschliche Bindungen, Vertrauen und Empathie bekannt und gehört zu den „Hoffnungsträgern“ bei der Therapie von Autismus. Forschende der Universität Regensburg um Professorin Dr. Inga Neumann und des Forschungszentrum Jülich um Professor Dr. Paolo Carloni haben in einer kürzlich in der Fachzeitschrift „Molecular Psychiatry“ veröffentlichten Studie nun gezeigt, wie sich eine kleine Änderung in der DNA-Sequenz des Oxytocinrezeptors auf die durch das Hormon ausgelöste Reaktion in den Nervenzellen auswirkt. Die Ergebnisse „sind von enormer Bedeutung für die Entwicklung geeigneter Therapien“.

In jeder einzelnen Zelle unseres Körpers findet sich unsere Erbinformation – ein universeller Bauplan in Form von DNA (engl. desoxyribonucleic acid). Die zentralen Bausteine sind vier verschiedene Nukleotide bestehend aus einem Phosphatrest, dem Zucker Desoxyribose und einer von vier organischen Basen: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin, abgekürzt mit den vier Buchstaben A, T, G und C. Unsere Erbinformation ist in der Abfolge dieser Basen verschlüsselt, die zwischen allen Menschen zu 99.9% übereinstimmt. Tritt eine Änderung in der Basensequenz, zB als Punktmutation auf, kann die Struktur und Funktion des Gen-Produkts verändert sein, und auch weitreichende Konsequenzen für unsere Gesundheit haben. Eine winzige Veränderung, wenn man bedenkt, dass unser menschliches Genom aus mehr als drei Milliarden Basenpaaren besteht.

Aus C wird T – Forscherinnen und Forscher um Prof. Dr. Inga Neumann von der Universität Regensburg und um Prof. Paolo Carloni vom Forschungszentrum Jülich haben nun herausgefunden, wie ein einzelner Basenaustausch im Gen des Oxytocin-Rezeptors, welcher mit Autismus und einem erhöhten Risiko von Frühgeburten in Verbindung gebracht wurde, die Funktionsweise des Proteins auf zellulärer Ebene beeinträchtigen kann. Oxytocin, auch häufig als „Kuschelhormon“ bezeichnet, ist allgemein für seine positive Wirkung auf zwischenmenschliche Bindungen, Vertrauen und Empathie bekannt, aber auch für seine Rolle bei der Geburt, wenn es die Wehen verstärkt. Diese Effekte werden durch Bindung von Oxytocin an seinen Rezeptor vermittelt, wodurch hoch-spezifische Zellantworten auslöst werden. 

Nun konnten die beiden Teams aus Regensburg und Jülich zeigen, dass eine Veränderung der Basenabfolge im Gen des Oxytocin-Rezeptors auch das Gen-Produkt, also das Rezeptor-Eiweißmolekül, und die nachfolgende Zellantwort auf Oxytocin verändert. Dr. Magdalena Meyer und Dr. Benjamin Jurek (Universität Regensburg) konnten eine erhöhte Signalantwort der Zellen nachweisen, die diese Mutation tragen. Auch werden in der Zelle durch Oxytocin andere Gene reguliert, darunter auch Gene, die als Risikofaktoren für Autismus identifiziert werden konnten. Darauf aufbauend konnten Jun.-Prof. Mercedes Prieto-Alfonso und weitere Kollegen des Forschungszentrums Jülich mithilfe von Computersimulationen berechnen, dass die Mutation tatsächlich die Struktur des Rezeptorproteins verändert, was zu einer erhöhten Stabilität und Sensibilität der Rezeptorvariante führt. 
„Diese Ergebnisse sind von enormer Bedeutung für die Entwicklung geeigneter Therapien, da die Applikation von Oxytocin als Nasenspray als Therapeutikum für Autismus zu den großen Hoffnungsträgern gehörte, Mutationen im Oxytocin-Rezeptor den Therapie-Erfolg jedoch schmälern können“, sagt Neumann. Eine Gabe von Oxytocin bei Menschen mit dieser Mutation wäre weniger wirkungsvoll, und der Fokus sollte auf die Entwicklung spezifischer Liganden gerichtet werden, durch die eine Überaktivierung des Rezeptors vermieden werden kann.

Struktur des Oxytocinrezeptors (links) und der mutierten Rezeptorvariante A218T (rechts) im Vergleich. © Forschungszentrum Jülich / Mercedes Alfonso-Prieto

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Originalpublikation:
Magdalena Meyer, Benjamin Jurek, Mercedes Alfonso-Prieto, Rui Ribeiro, Vladimir M. Milenkovic, Julia Winter, Petra Hoffmann, Christian H. Wetzel, Alejandro Giorgetti, Paolo Carloni & Inga D. Neumann
Structure-function relationships of the disease-linked A218T oxytocin receptor variant
Molecular Psychiatry (published online 04 January 2022), DOI: 10.1038/s41380-021-01241-8

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