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 Wer bin ich? Wie Zellen zu ihrer Identität kommen
27.04.2018 | Universität Basel

nachricht Navigation mit dem sechsten Sinn
27.04.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon erstmals in Vielteilchensystem beobachtet

Physiker der Universität Basel haben das quantenmechanische Einstein-Podolsky-Rosen Paradoxon erstmals in einem System aus mehreren hundert miteinander wechselwirkenden Atomen beobachtet. Das Phänomen geht auf ein berühmtes Gedankenexperiment aus dem Jahr 1935 zurück. Es erlaubt, präzise Vorhersagen für Messungen zu machen und könnte in neuartigen Sensoren und Abbildungsverfahren für elektromagnetische Felder Verwendung finden. Das berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Science».

Wie präzise kann man die Ergebnisse von Messungen an einem physikalischen System vorhersagen? In der Welt der kleinsten Teilchen, die den Gesetzen der...

Im Focus: Einstein-Podolsky-Rosen paradox observed in many-particle system for the first time

Physicists from the University of Basel have observed the quantum mechanical Einstein-Podolsky-Rosen paradox in a system of several hundred interacting atoms for the first time. The phenomenon dates back to a famous thought experiment from 1935. It allows measurement results to be predicted precisely and could be used in new types of sensors and imaging methods for electromagnetic fields. The findings were recently published in the journal Science.

How precisely can we predict the results of measurements on a physical system? In the world of tiny particles, which is governed by the laws of quantum...

Im Focus: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

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

Nano-Drähte auf Stents sollen Kindern mit Herzfehler unnötige Eingriffe ersparen

27.04.2018 | Medizintechnik

Herz-Medikament kurbelt Reparatur von Neuronen an

27.04.2018 | Medizin Gesundheit

Warum Getreide besser ist

27.04.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

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