Zusammenhang zwischen undichter Blut-Hirn-Schranke und Depression

Frauen sind doppelt so häufig von schweren Depressionen betroffen wie Männer. Die Gründe dafür sind noch nicht umfassend geklärt. Ein potenzieller Faktor sind geschlechtsspezifische Unterschiede der Blut-Hirn-Schranke. Gebildet wird diese Barriere von Astrozyten (weitverzweigte Zellen im Gehirn) und Endothelzellen (flache Zellen, die die Blutgefäße auskleiden). Ist sie undicht, können Erkrankungen des Gehirns entstehen. Ob und wie sich die Funktionsweise der Blut-Hirn-Schranke im Fall einer depressiven Störung wandelt, untersucht Kerstin Lenk vom Institute of Neural Engineering der TU Graz gemeinsam mit Kolleg*innen der Universität Regensburg. Zusammen forschen sie in dem vom Wissenschaftsfonds FWF und der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt „Leaky blood-brain barrier in major depressive disorder“. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf geschlechterspezifischen Unterschieden.

In Experimenten an Zellkulturen untersucht das Team in Regensburg, wie Astrozyten und Endothelzellen in gesunden und erkrankten Gehirnen zusammenwirken. Dafür wenden sie u.a. biomolekulare, biochemische und pharmakogenetische Methoden an, um zelltypspezifische Mechanismen zu identifizieren, die zur Entstehung von Depression beitragen. Aus diesen experimentellen Daten erzeugen Kerstin Lenk und ihr Team digitale Zwillinge von Astrozyten, Endothelzellen und der Blut-Hirn-Schranke, um in Simulationen unter anderem die Diffusion von Botenstoffen zwischen den beteiligten Zellen genauer zu untersuchen. Mittels künstlicher Intelligenz wollen die Forschenden zudem Muster in den Experimentaldaten erkennen, die auf geschlechtsspezifische Unterscheide zurückzuführen sind.

„Mit unserer Forschung möchten wir dazu beitragen, sowohl die Entstehung von depressiven Störungen als auch die unterschiedlichen Krankheitsverläufe bei Frauen und Männern besser zu verstehen“, sagt Kerstin Lenk. „Dieses Wissen eröffnet neue Möglichkeiten für gezieltere Therapien.“

Biologisches Geschlecht rückt zunehmend in den Blick

Die Forschungsarbeiten in Graz und Regensburg sind Teil einer größeren Bewegung in der neurowissenschaftlichen Forschung, die biologische Geschlechtsunterschiede systematisch in den Blick nimmt. Erst kürzlich veröffentlichte Kerstin Lenk als Co-Autorin mit internationalen Kolleg*innen im Fachjournal Nature Reviews Bioengineering den Übersichtsartikel „Modelling sex differences of neurological disorders in vitro“, der die vielfältigen Möglichkeiten aufzeigt, das biologische Geschlecht in der Erforschung neurologischer Erkrankungen zu berücksichtigen. In-vitro-Modelle, wie künstlich hergestellte Stammzellen, 3D-Organoide oder Organ-on-a-Chip-Systeme, bieten neue Optionen, diese Differenzen abzubilden und so die Übertragbarkeit von Forschungsergebnissen in die klinische Praxis zu verbessern. Diese Modelle werden immer häufiger durch den Einsatz von Computersimulationen und künstlicher Intelligenz ergänzt.

Publikation: Modelling sex differences of neurological disorders in vitro
Autor*innen: Laura Castro-Aldrete, Melanie Einsiedler, Carla Cuní-López, Quentin Vanhaelen, Antonia Silvestri, Maria Teresa Ferretti, Martina Elena de Gennaro, Guido Putignano, Maria Guix, Nicola Marino, Liisa A. M. Galea, Kerstin Lenk, Samantha Paoletti, Alex Zhavoronkov & Antonella Santuccione Chadha
In: Nature Reviews Bioengineering
DOI: https://doi.org/10.1038/s44222-025-00355-w