UKE-Forscher entwickeln Mausmodell, das wichtige Erkenntnisse zur Epilepsie ermöglicht

Dr. Dirk Isbrandt und sein Team vom Zentrum für Molekulare Neurobiologie (ZMNH) des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) haben in Zusammenarbeit mit norwegischen Wissenschaftlern ein Mausmodell zur Hirnkrankheit Epilepsie entwickelt. Das neue Tiermodell gibt Aufschluss darüber, was sich während der Entstehung der Epilepsie im Gehirn abspielt und lässt auf eine schnellere Entwicklung von Medikamenten hoffen.

„Da bislang nur wenig geeignete tierexperimentelle Modelle zur Verfügung standen, wurden bisher bei der Suche nach neuen Therapien gegen Epilepsie vergleichsweise geringe Erfolge erzielt“, meint der Neurobiologe vom Institut für Neurale Signalverarbeitung des ZMNH. „Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse helfen, die Situation zu verbessern.“ Die Forschungsergebnisse der Arbeitsgruppe erscheinen in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins „NatureNeuroscience“ (Bd. 8, Nr. 1, S. 51-60, advance online Publikation am 19.12.2004). Das Projekt ist Teil des Nationalen Genomforschungsnetzes (NGFN), das seit 2001 mit insgesamt 315 Mio. Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird.

Mithilfe des neuen Tiermodells ließ sich die Funktion zweier so genannter Kaliumkanäle im Gehirn aufklären. Mit einer speziellen Strategie schleusten die Forscher ein defektes Gen in das Erbgut von Mäusen. Dieses Gen enthält einen fehlerhaften Bauplan für winzige Kanäle, die eine Schleusenfunktion für Kalium-Teilchen besitzen. Die betroffenen Kanäle, genannt KCNQ2 undKCNQ3, befinden sich in der Hülle von Nervenzellen und regulieren normalerweise die Ausbreitung elektrischer Stromimpulse im Gehirn. Der genetische Defekt im Mausmodell bewirkt, dass die Kalium-Kanäle fast unbrauchbar werden und kaum noch Kalium-Teilchen passieren lassen. „Als wir das Hirnstrommuster dieser Mäuse aufzeichneten, stellten wir fest, dass der Defekt in den Kalium-Kanälen zu einer unkontrollierten Ausbreitung elektrischer Ströme im Nervensystem der Mäuse führt“, erklärt Dr. Isbrandt. Die Mäuse zeigten Symptome, die auch für schwere Epilepsie-Fälle beim Menschen charakteristisch sind: Es sterben zahlreiche pyramidenförmige Nervenzellen in der Gedächtnisregion und häufige, spontane Krampfanfälle treten auf.

Durch die Untersuchungen am Zentrum für Molekulare Neurobiologie wurden zahlreiche weitere wichtige Erkenntnisse gewonnen: Die Forscher konnten nicht nur beweisen, welche wichtigen Funktionen die Kaliumkanäle KCNQ2 und KCNQ3 im Zentralen Nervensystem haben, sondern sie erkannten auch, dass diese Kanäle vor allem für Neugeborene wichtig sind. Wenn sie nach der Geburt nicht funktionieren, kommt es zu dauerhaften Schäden der Gehirnstruktur und zu Fehlern bei der Entwicklung des Nerven-Netzwerkes. Isbrandt entdeckte außerdem, dass die Epilepsie-kranken Mäuse ein schwaches Gedächtnis haben und hyperaktiv sind.

Die von Isbrandt geleiteten Forschungsarbeiten gehören zum Krankheitsnetz „Krankheiten des Nervensystems“ (NeuroNet), einem wichtigen Baustein des Nationalen Genomforschungsnetzes, in dem noch weitere menschliche Gehirn-Erkrankungen untersucht werden, z.B. Alzheimer, Parkinson, Depression und Alkoholsucht. „Wir sind stolz darauf, ein Teil des NGFN-NeuroNets zu sein“, so Isbrandt. „Das ehrgeizige Ziel der NeuroNet-Epilepsieforscher ist es, die Basis für neue Therapiemöglichkeiten zu schaffen, um Epilepsie zu heilen oder zumindest in einem frühen Stadium zu stoppen.“

Welcher Zusammenhang zwischen den Verhaltensstörungen, den Epilepsieanfällen und den defekten Kaliumkanälen besteht, will Isbrandt in den kommenden Monaten durch weitere Untersuchungen am Epilepsie-Mausmodell herausfinden. Der engagierte Wissenschaftler ist davon überzeugt, dass die Forschungserfolge aus dem NGFN einen wichtigen Beitrag im Kampf gegen die Epilepsie leisten werden.

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