Yunlong Liu, Chi Ren, Guosong Liu, Nashat Abumaria Department of basic medical research, School of Medicine, Tsinghua University, Beijing, China
Die meisten Studien konzentrieren sich auf die synaptischen und kognitiven Funktionen und die kritische Rolle von Kalzium-Ionen und ihren Kanälen in solchen Funktionen. Magnesium-Ionen, die viert häufigsten Ionen im Körper und Cofaktoren für mehr als 300 Enzyme, sind für das ordnungsgemäße Funktionieren vieler Gewebe und Organe, einschließlich des Nervensystems, von wesentlicher Bedeutung. In-vitro-Studien zeigen, dass die Erhöhung der extrazellulären Magnesium-Ionen ([Mg2+]o) im physiologischen Bereich die Synapsendichte und Plastizität erhöht [1]. Bei intakten Tieren verbessert eine Erhöhung von Magnesium im Gehirn die synaptische Plastizität und die verschiedenen Formen der Erinnerung bei jungen und alten Ratten [2-4]. Diese Daten unterstreichen die Bedeutung der Magnesium-Ionen für die synaptischen und kognitiven Funktionen. In Hippocampus-Neuronen haben wir Magnesiumionen-regulierte Gene identifiziert. Diese Gene gehören zu verschiedenen funktionellen Kategorien: Ionen Kanäle, Protein Palmitoylierung, Protein Transport und Mitochondrien-Funktionen. Ein Knock-down von einem der identifizierten Gene in kultivierten Hippocampus-Neuronen reduzierte die Dichte der strukturellen und funktionellen Synapsen. Das neuronale Zellüberleben und die dendritische Komplexität der Neuronen waren normal. Auf Molekularebene fanden wir eine signifikante Reduktion in der Expression von BDNF-mRNA nach dem Knock-down des Gens in vitro. Bei intakten Tieren beeinträchtigte ein Hippocampus Knock-down des identifizierten Gens verschiedene Formen der vom Hippocampus abhängigen Gedächtnisse. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass ein Ionenkanal, welcher vermutlich an der Magnesium-Homöostase beteiligt ist, von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung der normalen Synapsendichte, der BDNF-Expression und der Lern- und Gedächtnisfähigkeiten ist.
Referenzen
1) Slutsky I et al. Enhancement of synaptic plasticity through chronically reduced Ca2+ flux during uncorrelated activity. Neuron 2004;44(5):835-49. 2) Slutsky I, Abumaria N et al. Enhancement of learning and memory by elevating brain magnesium. Neuron 2010;65(2):165-77. 3) Abumaria N et al. Effects of elevation of brain magnesium on fear conditioning, fear extinction, and synaptic plasticity in the infralimbic prefrontal cortex and lateral amygdala. J Neurosci 2011;31(42):14871-81. 4) Abumaria N et al. Magnesium supplement enhances spatial-context pattern separation and prevents fear overgeneralization. Behav Pharmacol 2013;24(4):255-63.
