Körpereigener Wachstumsfaktor legt Gedächtnisspuren an

Untersuchungen der Magdeburger Wissenschaftler um Dr. Elke Edelmann und Prof. Dr. Volkmar Leßmann vom Institut für Physiologie der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (OVGU) zeigen, wie rhythmische elektrische Entladungen in Nervenzellen zur Ausschüttung des körpereigenen Proteins BDNF führen und damit eine Gedächtnisspur aufbauen.

Diese Erkenntnisse könnten für die Entwicklung besserer Therapien gegen die Alzheimererkrankung und anderer Formen von Demenzen wegweisend sein.

Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftler nun in der neuesten Ausgabe der weltweit führenden Zeitschrift für neurowissenschaftliche Entdeckungen NEURON veröffentlicht.

Rhythmische elektrische Entladungen in den Nervenzellen des menschlichen Gehirns entscheiden darüber, welche Informationen an den Schaltstellen der Neurone – den Synapsen – abgelegt werden und somit das Gedächtnis aufbauen. Neurowissenschaftler wissen seit Jahrzehnten, dass der so genannte Theta-Rhythmus im Gehirn hier eine besonders wichtige Rolle spielt.

Welche zellulären und biochemischen Reaktionen es aber ermöglichen, dass dieser Rhythmus elektrischer Signale in einer Nervenzelle in eine Gedächtnisspur umgeschrieben wird, ist in großen Teilen noch nicht verstanden. Dr. Elke Edelmann und Kollegen zeigen nun, dass der Wachstumsfaktor BDNF hier eine wichtige Rolle spielt.

Das Protein BDNF wurde bereits Anfang der Neunzigerjahre entdeckt. „BDNF unterstützt vor allem das Überleben und Wachstum von Nervenzellen im kindlichen Körper“, so Prof. Leßmann. „Bei Erwachsenen ist BDNF hingegen vor allem für die Informationsspeicherung im Gehirn verantwortlich.“ Die zellulären Prozesse, die durch BDNF die elektrischen Signale in eine Gedächtnisspur umbauen, waren bisher aber weitgehend ungeklärt.

Prof. Leßmann: „Man weiß schon seit den achtziger Jahren, dass wiederholte kurze Salven von Aktionspotenzialen (Theta-Salven) immer genau dann im Gehirn beobachtet werden können, wenn unser räumliches Gedächtnis arbeitet. Unsere Arbeiten zeigen nun, dass diese Theta-Salven zur Ausschüttung von BDNF führen und so synaptische Verknüpfungen langanhaltend verstärken“.

Wenn man bedenkt, dass die Synthese des körpereigenen BDNF bei der Alzheimererkrankung deutlich abnimmt, wird schnell klar, dass alle Prozesse die dazu beitragen, dass dieser Wachstumsfaktor auch im alternden Gehirn ausreichend zur Verfügung steht, sich positiv auf die Erhaltung der Gedächtnisleistung auswirken sollten.

Diese Zusammenhänge werden von den Magdeburger Physiologen mit Kollegen des Universitätsklinikums und des Magdeburger Standortes des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) am Menschen untersucht. Da BDNF die Blut-Hirnschranke überwinden kann, findet sich der Wachstumsfaktor auch im Blut, und ist somit gewissermaßen ein Spiegel des BDNF-Gehalts des Gehirns.

Aus Experimenten an Ratten und Mäusen weiß man, dass interessanterweise Ausdauer-Sport den BDNF-Gehalt im Gehirn erhöht. „Zusammen mit Neurologen der Universitätsmedizin Magdeburg versuchen wir jetzt herauszufinden, ob sich beim Menschen aus dem BDNF-Gehalt des Blutes Aussagen über das Aufhalten einer Demenz-Erkrankung machen lassen“, so Prof. Leßmann.

Originalpublikation:
Elke Edelmann, Efrain Cepeda-Prado, Martin Franck, Petra Lichtenecker, Tanja Brigadski, Volkmar Leßmann. Theta burst firing recruits BDNF release and signaling in postsynaptic CA1 neurons in spike timing-dependent LTP, NEURON

Ansprechpartner:
Dr. Elke Edelmann und Prof. Dr. Volkmar Leßmann, Direktor des Instituts für Physiologie der Medizinischen Fakultät, Otto­von­Guericke­Universität Magdeburg,
Tel.: 0391 6714282 E-mail: volkmar.lessmann@med.ovgu.de

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627315003360#