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 Junger Embryo verspeist gefährliche Zelle
18.05.2018 | Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

nachricht Weiße Gespenster am Straßenrand - die Pfaffenhütchen-Gespinstmotte
18.05.2018 | Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft

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: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Im Focus: Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

Sogenannte Quanten-Vielteilchen-„Scars“ lassen Quantensysteme länger außerhalb des Gleichgewichtszustandes verweilen. Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht

Forschern der Harvard Universität und des MIT war es vor kurzem gelungen, eine Rekordzahl von 53 Atomen einzufangen und ihren Quantenzustand einzeln zu...

Im Focus: Explanation for puzzling quantum oscillations has been found

So-called quantum many-body scars allow quantum systems to stay out of equilibrium much longer, explaining experiment | Study published in Nature Physics

Recently, researchers from Harvard and MIT succeeded in trapping a record 53 atoms and individually controlling their quantum state, realizing what is called a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

Tagung »Anlagenbau und -betrieb der Zukunft«

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

18.05.2018 | Physik Astronomie

Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.

18.05.2018 | Physik Astronomie

Wie Immunzellen Bakterien mit Säure töten

18.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics