Der Einfluss des Darmmetaboliten δ-Valerobetain auf den medialen präfrontalen Kortex auf molekularer und funktioneller Ebene

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Thomas Blank
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565656520

Der Antrag zielt darauf ab, den Einfluss des Darmmetaboliten δ-Valerobetain (dVB) auf den medialen präfrontalen Kortex (mPFC) umfassend zu untersuchen. Vier Hauptziele werden verfolgt: Erstens sollen die Auswirkungen von dVB auf mPFC-verbundene neuronale Netzwerke mittels Ruhezustands-funktioneller Magnetresonanztomographie (rs-fMRI) und graphentheoretischer Netzwerkanalyse untersucht werden, um Veränderungen in der funktionellen Konnektivität zu verstehen. Zweitens sollen Metabolom-Verschiebungen im mPFC nach dVB-Applikation charakterisiert werden, um die metabolischen Auswirkungen zu beleuchten. Drittens wird der Einfluss von dVB auf die mitochondriale Bioenergetik in den Hauptzelltypen des mPFC untersucht, um zelluläre energetische Veränderungen zu erfassen. Viertens sollen dVB-induzierte transkriptionelle Veränderungen im mPFC mithilfe von Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) analysiert werden, um spezifische zelluläre und molekulare Reaktionen zu identifizieren. Diese multidimensionale Untersuchung soll ein umfassendes Verständnis der Wirkung von dVB auf den mPFC liefern – von der Netzwerkebene bis hin zu zellulären und molekularen Veränderungen – und könnte wichtige Einblicke in die Rolle der Darm-Hirn-Achse bei kognitiven Funktionen und altersabhängigen Prozessen bieten sowie potenziell neue Ziele für therapeutische Interventionen aufzeigen. Diese Forschung ist besonders relevant, da neuere Erkenntnisse zeigen, dass die dVB-Spiegel mit dem Alter sowohl bei Mäusen als auch bei Menschen ansteigen und sich im Blut und Gehirn anreichern. Studien haben gezeigt, dass dVB die neuronale Funktion im mPFC verändert, indem es die inhibitorische synaptische Übertragung und die Populationssynchronisation moduliert. Bei Injektion in junge Mäuse beeinträchtigte dVB die Lern- und Gedächtnisleistung ähnlich wie bei alten Mäusen. Der Fokus auf den mPFC ist besonders bedeutend, da diese Hirnregion eine zentrale Rolle bei zahlreichen Verhaltensweisen und kognitiven Funktionen spielt, darunter Handlungssteuerung, emotionale Regulation, Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Entscheidungsfindung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen