Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Epilepsie: Signal-"Bremse" im Hirn gestört

23.07.2004


Bislang hat sich die Epilepsie-Forschung vor allem auf die Übertragung der Nervenzell-Signale an den so genannten Synapsen konzentriert. Neue Beobachtungen von Medizinern aus den USA, Frankreich und der Universität Bonn sprechen jedoch dafür, dass bei der "Fallsucht" auch die Signalverarbeitung in den Nervenzellen (Neuronen) verändert ist: Normalerweise dämpfen bestimmte Ionenkanäle die neuronale Aktivität. Bei epilepsiekranken Ratten ist diese Signal-Bremse jedoch gestört: Sie verfügen über viel weniger funktionsfähige Ionenkanäle als gesunde Artgenossen. Die Ergebnisse erscheinen in der aktuellen Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins "Science" (23. Juli, Vol. 305, Nr. 5683). Sie lassen auch auf neue Therapieansätze hoffen.



Epilepsie ist eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen: Allein in Deutschland sind es 600.000 Menschen, deren Nervenzellen im Gehirn hin und wieder von gesundem Durcheinander auf Gleichtakt umschalten. Folge der unkontrollierten Massenentladung der Neuronen sind immer wieder auftretende Krampfanfälle, die das Leben der Betroffenen schwer beeinträchtigen. Wie diese synchronisierte Anfallsaktivität auf der Ebene von Nervenzellen entsteht, ist jedoch noch weitgehend unbekannt.

... mehr zu:
»Dendrit »ERK »Nervenzelle »Neuron »Synapse


Nervenzellen sind über zahlreiche Verästelungen vernetzt, durch die sie untereinander kommunizieren. Jedes Neuron verfügt über eine Reihe von Dendriten, die an den so genannten Synapsen Signale von anderen Neuronen empfangen. Die Zelle "verrechnet" diese Eingangssignale wie eine Art biologischer Mikroprozessor und sendet als Ergebnis elektrische Pulse über einen speziellen Fortsatz, das Axon, an die Dendriten anderer Neurone. Viele Epilepsieforscher nahmen bislang an, dass bei der Erkrankung diese Kommunikation zwischen den Zellen nicht richtig funktioniert, weil die Übertragung der Signale an den Synapsen gestört ist. Die Bonner Wissenschaftler Dr. Albert Becker und Professor Dr. Heinz Beck stellten nun aber zusammen mit US-Kollegen und einer Arbeitsgruppe aus Marseille bei epilepsiekranken Ratten fest, dass zusätzlich zu den Synapsen auch die Signalverrechnung in den Neuronen selbst verändert ist.

Die Nervenzellen sind von einer Zellmembran umgeben. Doch diese Membran ist nicht undurchlässig: Verschiedenartige spezialisierte Poren sorgen dafür, dass bestimmte geladene Teilchen, die Ionen, die Membran passieren können. Manche dieser Ionenkanäle sind permanent geöffnet, andere lassen "ihre" Ionen nur bei Bedarf durch oder "pumpen" sie sogar unter Energieaufwand gegen ein Konzentrationsgefälle. Eine wichtige Ionenpore ist der Kv4.2-Kanal, der für positiv geladene Kalium-Ionen durchlässig ist. Dieser Kanal befindet sich vorwiegend an den Signaleingängen eines Neurons, den so genannten Dendriten, und hat dort eine wichtige Funktion: Er dämpft eingehende erregende Signale von anderen Nervenzellen. Sie "versickern" gewissermaßen durch die vielen kleinen "Kalium-Lecks"; bei ihrer Reise durch die Dendriten verflachen die Pulse daher mehr und mehr.

"In Ratten mit einer so genannten Temporallappen-Epilepsie verfügen bestimmte Dendriten über weit weniger funktionsfähige Kv4.2-Kanäle als bei gesunden Tieren", erklärt Professor Beck, der an der Bonner Universität die Stiftungsprofessur für Experimentelle Epileptologie der Firmen UCB und Pfizer inne hat. Und zwar aus zwei Gründen, wie die Forscher feststellen konnten: Einerseits werden die Gene für die Kaliumschleuse seltener abgelesen, so dass die Zellen weniger Kv4.2-Kanäle herstellen. Andererseits verändert ein bestimmtes Enzym, die so genannte ER-Kinase (Extracellular signal-Regulated Kinase, ERK), die vorhandenen Kanäle chemisch so, dass sie nicht mehr funktionieren. Folge: "Da die Eingangssignale an den Dendriten weitgehend ungedämpft zum Neuron gelangen, reagieren die Versuchstiere wahrscheinlich viel häufiger als gesunde Ratten mit einem Impuls an ihrem Signalausgang, dem Axon", so Professor Beck. Die Nervenimpulse können sich daher ungehinderter fortpflanzen; die mangelnde Signaldämpfung kann so eventuell zur erhöhten Erregbarkeit der Neurone bei chronischer Epilepsie entscheidend beitragen.

Wenn die Mediziner die ERK mit spezifischen Wirkstoffen hemmten, normalisierte sich die Signalantwort der Nervenzellen weit gehend. Die Ergebnisse lassen daher auch neue Therapieansätze möglich erscheinen. "Zwar hat die ERK so viele Aufgaben, dass eine direkte Hemmung vermutlich Nebenwirkungen hätte", sagt der Epilepsie-Forscher Heinz Beck. "Man könnte jedoch versuchen, die Kv4.2-Kanäle vor dem Angriff der ERK zu schützen - oder die chemischen Veränderungen an den Kanälen wieder rückgängig zu machen." Die Arbeiten wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt.

Ansprechpartner:

Professor Dr. Heinz Beck
Labor für Experimentelle Epileptologie und Kognitionsforschung
Klinik für Epileptologie der Universität Bonn
Telefon: 0228/287-9109
E-Mail: heinz.beck@ukb.uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Berichte zu: Dendrit ERK Nervenzelle Neuron Synapse

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Bei Notfällen wie Herzinfarkt und Schlaganfall immer den Notruf 112 wählen: Jede Minute zählt!
22.06.2017 | Deutsche Herzstiftung e.V./Deutsche Stiftung für Herzforschung

nachricht Tropenviren bald auch in Europa? Bayreuther Forscher untersuchen Folgen des Klimawandels
21.06.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften