Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues vom Kleinhirn: Wissenschaftler der Saar-Uni weisen erstmals Funktion von Zellen nach

06.07.2012
Lange ging die Wissenschaft davon aus, dass im Gehirn nur die Nervenzellen an der Informationsübertragung beteiligt sind.

Andere Zellen, die Gliazellen, sah man lediglich als Stützzellen an. Erstmals konnten Wissenschaftler um Professor Frank Kirchhoff und Aiman Saab von der Saar-Uni jetzt zeigen, dass die sogenannten Bergmann Gliazellen sehr wohl an physiologischen Verarbeitungsprozessen des Kleinhirns beteiligt sind.

Unter Leitung der Homburger Forscher identifizierte ein Spezialistenteam die einzelnen Reaktionsschritte von ausgewählten Genen bis zum Verhaltensmuster laufender Mäuse. Die Ergebnisse ihrer Studie werden nun im renommierten Fachjournal Science veröffentlicht.

Nerven leiten Informationen weiter: In Bruchteilen von Sekunden steuert das Gehirn beispielsweise die Hand, damit diese nach einem Glas greifen kann. Die dazugehörige Informationsübertragung ist ein komplexes Wechselspiel von Botenstoffen, den Neurotransmittern, und ihrer Rezeptoren. „Diese Moleküle sorgen dafür, dass die Informationen an den Synapsen von einer Nervenzelle zur nächsten weitergeleitet werden. Dazu werden sie von einer Zelle ausgeschüttet, um an die Rezeptoren der benachbarten Nervenzelle anzudocken. Lange dachte die Forschung, dass diese Transmitterrezeptoren nur bei Nervenzellen zu finden sind“, erklärt Frank Kirchhoff, Professor für Molekulare Physiologie am Universitätsklinikum in Homburg. Vor einigen Jahren haben Wissenschaftler diese speziellen Rezeptoren allerdings auch bei anderen Zellen entdeckt. „Auf der Zelloberfläche der sogenannten Bergmann Gliazellen im Kleinhirn hat man solche Proteine, die AMPA-Rezeptoren, gefunden“, weiß Kirchhoff. Der Professor spekulierte, dass diese Zellen nicht nur eine Stützfunktion haben, sondern dass ihnen auch andere Aufgaben zukommen, die den lebenden Organismus beeinflussen.

Die Aufklärung der Funktion von Transmitterrezeptoren in Gliazellen vom Gen bis hin zum Verhalten beschäftigt den Homburger Forscher seit mehr als einem Jahrzehnt. Was passiert in einem Tier, wenn die Rezeptoren „ausgeschaltet“ sind? Zur Beantwortung dieser Frage musste man zunächst die Gene des Rezeptors aus dem Erbgut der Zellen entfernen. So sind die Zellen nicht mehr in der Lage, den Rezeptor auf der Zelloberfläche zu bilden. Der AMPA-Rezeptor der Gliazellen besteht aus zwei Bausteinen, deren Gene die Forscher der Saar-Uni in einem aufwendigen Verfahren aus der DNA entfernt haben. „Wir haben dafür mit gentechnisch veränderten Mäusen gearbeitet und untersucht, wie sie sich nach dem Abschalten des Rezeptors verhalten“, erklärt Aiman Saab, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Kirchhoff. In einem komplexen Verhaltenstest haben die Wissenschaftler gesunde Mäuse mit Mäusen verglichen, deren AMPA-Rezeptoren entfernt wurden. „Die Tiere mussten hierfür einen Parcours absolvieren, der einer Klaviertastatur ähnelt“, erklärt Saab, der sich mit dieser Studie in seiner Doktorarbeit beschäftigt hat. Die Mäuse laufen über zwei Tastenreihen, deren Sensoren die Position einer laufenden Maus bestimmen helfen und Vorhersagen über das Weiterlaufen ermöglichen. Ein angeschlossener Computer lässt dann eine beliebige Taste als Hindernis emporschnellen. Zur Vorwarnung wird das Anheben der Taste mit einem kurzen Ton 300 Millisekunden zuvor angekündigt. Die Mäuse müssen den Parcours mehrere Male absolvieren und lernen dabei, das Hochschnellen einer Taste mit dem Ton in Verbindung zu bringen. Nach einigen Wiederholungen haben die Tiere ihr Laufverhalten beim Ton so angepasst, dass sie das Hindernis ohne Probleme überwinden können. Die Mäuse mit ausgeschalteten Rezeptoren waren hingegen nicht in der Lage, ihre Beinmuskulatur so zu kontrollieren, dass sie das plötzliche Hindernis ohne Fehler überwinden konnten.

„Wir belegen hiermit erstmalig, dass durch die Ausschaltung der AMPA-Rezeptoren Störungen der koordinierten Bewegung entstehen“, kommentiert Kirchhoff die Ergebnisse. Das Kleinhirn ist unter anderem für feine Abstimmungen von Muskelbewegungen zuständig. Ohne funktionsfähige Rezeptoren in der Glia dieses Hirnareals sind die Tiere dazu aber nicht mehr in der Lage. „Unter dem Mikroskop konnten wir zudem deutlich erkennen, dass sich die Fortsätze der Gliazellen von den Synapsen entfernen und die Signalübertragung zwischen den Zellen im Kleinhirn deutlich beeinträchtigt war“, berichtet Kirchhoff weiter. Die Ergebnisse belegen, dass die Bergmann Gliazellen bei Prozessen im Gehirn eine Rolle spielen. Die Homburger Forscher sind bereits der Funktion weiterer Transmitterrezeptoren der Bergmann Gliazellen auf der Spur.

An dem Projekt waren neben den Wissenschaftlern der Saar-Uni auch Forscher um Joachim Deitmer aus Kaiserslautern, um Chris De Zeeuw aus Rotterdam und Maria Rubio aus Pittsburgh beteiligt. Gefördert wurde diese Forschungsarbeit von der Max-Planck-Gesellschaft, der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie der Europäischen Union.

Die Studie wurde veröffentlicht: http://www.sciencexpress.org

Pressefotos zum Herunterladen finden Sie unter: http://www.uni-saarland.de/aktuelles/presse/pressefotos.

Fragen beantwortet:

Professor Frank Kirchhoff
Molekulare Physiologie
Tel.: 06841/16-26489
Mobil: 0151/16732156
E-Mail: frank.kirchhoff@uks.eu

Melanie Löw | Universität des Saarlandes
Weitere Informationen:
http://www.sciencexpress.org
http://www.uks.eu
http://www.uni-saarland.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht
18.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Pflanzen können drei Eltern haben
18.10.2017 | Universität Bremen

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: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik