Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Aktivierte Nervenzellen produzieren ein Schutzprotein gegen Neurodegeneration

24.08.2015

Heidelberger Forscher entdecken zentralen Mechanismus und identifizieren neuroprotektives Schlüsselmolekül

Aktivierte Nervenzellen produzieren ein Schutzprotein gegen Zelltod. Wie dieser Prozess abläuft und welche Elemente dabei eine entscheidende Rolle spielen, hat ein Forscherteam unter der Leitung von Prof. Dr. Hilmar Bading am Interdisziplinären Zentrum für Neurowissenschaften der Universität Heidelberg entschlüsselt.

„Dass Gehirnaktivität einen neuroprotektiven Effekt hat, war uns bereits bekannt“, so der Heidelberger Neurobiologe. „Jetzt haben wir einen zentralen Mechanismus dafür entdeckt und ein körpereigenes Schlüsselmolekül für den Aufbau des Nervenschutzschildes identifiziert.“ Diese Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Cell Reports“ veröffentlicht.

Wenn Nervenzellen absterben, zum Beispiel als Folge eines Schlaganfalls, der Alzheimer-Erkrankung oder auch im Rahmen von Alterungsprozessen, kann dies zu erheblichen Einschränkungen der Gedächtnisleistung führen. Frühere Arbeiten von Prof. Bading haben gezeigt, dass Gehirnaktivität dem Nervenzelltod entgegenwirkt.

Auf molekularer Ebene ist hier der sogenannte NMDA-Rezeptor von Bedeutung. Bei einem Rezeptor dieser Art handelt es sich um ein Molekül, das von biochemischen Botenstoffen – den Neurotransmittern – in Gang gesetzt wird. Der NMDA-Rezeptor lässt aufgrund von Nervenzellaktivität Kalzium in die Zelle einströmen.

Das Kalziumsignal pflanzt sich innerhalb der Zelle bis in den Zellkern fort und schaltet dort ein genetisches Schutzprogramm an. Schon vor einigen Jahren konnte die Arbeitsgruppe von Prof. Bading dieses kernkalzium-regulierte Genprogramm identifizieren. „Jedoch war bislang unklar, wie daraus ein Schutzschild entsteht”, so Hilmar Bading.

Die Wissenschaftler haben nun die Erklärung dafür gefunden – indem sie wiederum NMDA-Rezeptoren untersucht haben. Wenn sich diese Rezeptoren nicht in den Kontaktstellen der Nervenzellen, den Synapsen, befinden, tragen sie nicht zum Schutz der Zellen bei.

Im Gegenteil: Sie schädigen Nervenzellen massiv und führen zu deren Absterben. „Leben und Tod sind nur wenige tausendstel Millimeter voneinander entfernt. Außerhalb der Synapse wird der NMDA-Rezeptor von Dr. Jekyll zu Mr. Hyde”, erläutert Hilmar Bading.

Wie die aktuellen Forschungsergebnisse zeigen, werden die toxischen extrasynaptischen NMDA-Rezeptoren über Gehirnaktivität unterdrückt. Als Aktivator dieser Unterdrückung konnte das Heidelberger Forscherteam das Protein Activin A identifizieren.

Dieses Protein spielt unter anderem im Menstruationszyklus und in der Wundheilung eine wichtige Rolle. Im Nervensystem wird die Produktion von Activin A über Nervenzellaktivität angestoßen. In der Folge führt dies zu einer Verminderung der extrasynaptischen NMDA-Rezeptoren.

Wie Prof. Bading erläutert, wird so ein Schutzschild aufgebaut. Activin A vermittelt zudem die bekannten schützenden Eigenschaften des Wachstumsfaktors BDNF; dies ist ein neurotrophes, das heißt körpereigenes Signalmolekül, das beim Schutz existierender und beim Wachstum neuer Neuronen und Synapsen wirkt. „Das Protein Activin A kann daher als entscheidender Aktivator eines gemeinsamen neuroprotektiven Wirkmechanismus im Gehirn angesehen werden.“

Die Entdeckungen der Heidelberger Neurobiologen eröffnen neue Perspektiven für die Entwicklung therapeutischer Ansätze zur Behandlung degenerativer Erkrankungen des Nervensystems. In ihrer Studie haben die Forscher gezeigt, dass Activin A bei Mäusen die nach einem Schlaganfall auftretenden Hirnschädigungen deutlich reduzieren konnte.

„Unsere Forschungsergebnisse deuten auch darauf hin, dass sich Activin A möglicherweise in der Therapie der Alzheimer-Erkrankung oder der als ‚Veitstanz’ bekannten Chorea Huntington einsetzen lässt. In beiden Krankheiten ist die charakteristische Degeneration von Nervenzellen vermutlich auf eine erhöhte Aktivität der toxischen extrasynaptischen NMDA-Rezeptoren zurückzuführen“, so Prof. Bading. „Für den Alltag bedeuten die neuen Erkenntnisse: Ein aktives Gehirn produziert Activin A und schützt sich so vor Neurodegeneration.“

Originalveröffentlichung:
D. Lau, C. P. Bengtson, B. Buchthal and H. Bading: BDNF Reduces Toxic Extrasynaptic NMDA Receptor Signaling via Synaptic NMDA Receptors and Nuclear Calcium-induced Transcription of inhba/Activin A. Cell Reports (2015), doi: 10.1016/j.celrep.2015.07.038

Kontakt:
Prof. Dr. Hilmar Bading
Interdisziplinäres Zentrum für Neurowissenschaften
Telefon (06221) 54-8218
bading@nbio.uni-heidelberg.de

Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-heidelberg.de/izn/researchgroups/bading

Marietta Fuhrmann-Koch | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Winzige Spurenverunreinigungen, enorme Auswirkungen
23.08.2017 | Technische Universität Wien

nachricht Neuer Test für seltene Immunschwäche
23.08.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer IPM präsentiert »Deep Learning Framework« zur automatisierten Interpretation von 3D-Daten

22.08.2017 | Informationstechnologie

Globale Klimaextreme nach Vulkanausbrüchen

22.08.2017 | Geowissenschaften

RWI/ISL-Containerumschlag-Index erreicht neuen Höchstwert

22.08.2017 | Wirtschaft Finanzen