Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikrogliazellen auf die Finger geschaut

15.04.2005


Max-Planck-Forscher machen das Immunabwehrverhalten von Mikrogliazellen im Gehirn sichtbar


Mikrogliazelle in der Hirnrinde einer transgenen Maus. Die Fortsätze der Mikrogliazellen sind nicht statisch, sondern verändern sich fortwährend. Bild: MPI für medizinische Forschung


Mikrogliazelle (grün) und Astrozyt (rot) nach Verletzung einer Blutkapillare. Die Fortsätze der Mikrogliazelle umschließen den geschädigten Gefäßabschnitt. Bild: MPI für medizinische Forschung



Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg sowie vom Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin in Göttingen ist es gelungen, das Verhalten der Immunabwehrzellen im Gehirn erstmals direkt zu beobachten. In der aktuellen Ausgabe von Science (Science, Epub ahead of print, 14. April 2005) beschreiben die Forscher nicht nur das geschäftige Treiben dieser Zellen im gesunden Gehirn, sondern auch deren Abwehrreaktion in den ersten Stunden nach einer Hirnblutung. Das verwendete Beobachtungsverfahren lässt sich auch auf andere Krankheitsmodelle anwenden und die Untersuchung des Mikrogliazellverhaltens in diesen Modellen könnte das Verständnis von Hirnerkrankungen maßgeblich erweitern.



Das Gehirn umfaßt zwei Zellpopulationen: Neurone und Gliazellen. Neurone sind für die Informationsverarbeitung und -weiterleitung via elektrischer Aktivität zuständig. Gliazellen dagegen wurden in der Vergangenheit oft als reine Stützzellen angesehen, die Neurone im Wesentlichen mit Nährstoffen versorgen. Neuere Untersuchungen zeigen jedoch, dass Gliazellen eine weit größere Bedeutung für die Funktion des Gehirns haben als bislang angenommen.

Es gibt verschiedene Typen von Gliazellen: Oligodendrozyten beispielsweise bilden die so genannten Myelinscheiden um Nervenfasern. Sie isolieren die Nervenfaser elektrisch - ähnlich wie die Kunststoffhülle eines Kabels - und ermöglichen dadurch erst eine schnelle neuronale Signalübertragung. Die Astrozyten regulieren unter anderem die molekulare Zusammensetzung des Extrazellulärraumes und beeinflussen damit den Gleichgewichtszustand im Gehirn. Mikrogliazellen schließlich sind die immunkompetenten Zellen des Gehirn. Sie sind die ersten Zellen, die auf pathologische Ereignisse reagieren und die Immunantwort des Gehirns einleiten.

Bislang konnten Mikrogliazellen nur in vitro, d.h. außerhalb des lebenden Organismus, untersucht werden. Neue Verfahren erlauben es nun jedoch einen direkten Blick ins Gehirn zu werfen und diese Zellen in vivo zu untersuchen. Das Forscherteam der beiden Max-Planck-Institute in Heidelberg und Göttingen hat sich dabei zweier Schlüsseltechniken bedient: der Zwei-Photonen-Mikroskopie und dem transgenen Tiermodell. In den Mäusen waren die Mikrogliazellen genetisch so verändert, dass sie zusätzlich ein grün fluoreszierendes Protein produzierten. Diese Proteine wurden mit Laserlicht zum Leuchten angeregt und dadurch die Zellen im Mikroskop sichtbar gemacht - und zwar durch die intakte Schädeldecke der Maus.

Bei diesen Untersuchungen fanden Axel Nimmerjahn, Frank Kirchhoff und Fritjof Helmchen nun heraus, dass die dünnen Fortsätze, sozusagen die "Finger" der Mikrogliazellen (Abb. 1) im gesunden Gehirn von Mäusen nicht in Ruhe sind, sondern ihre Umgebung fortwährend abtasten. Dabei interagieren sie mit Neuronen und anderen Zellen im Gehirn. Dieses Abtasten scheint ein wichtiger Mechanismus zum Aufrechterhalt des regulären Gleichgewichts und damit der gesunden Hirnfunktion zu sein.

Mit dem Laser konnten die Forscher aber nicht nur die Zellen sichtbar machen, sondern auch gezielt lokale Verletzungen der Blut-Hirnschranke verursachen. "Solche Verletzungen eignen sich als Modell für einen Bluthochdruck-bedingten Schlaganfall, bei dem ein - allerdings in der Regel größeres - Blutgefäß im Gehirn platzt und dadurch umliegende Bereiche schädigt", sagt Axel Nimmerjahn. Die Forscher konnten nun beobachten wie sich die Fortsätze der Mikrogliazellen innerhalb weniger Minuten ihren Weg durch das Dickicht umgebender Zellmaterie zum geschädigten Gefäßabschnitt bahnten, diesen scheinbar abdichteten (Abb. 2) und mit dem Abbau schädigender oder geschädigter Materie begannen. Dabei beteiligten sich umso mehr Mikrogliazellen an der Abwehrreaktion je schwerer die Verletzung, d.h. je größer das betroffene Areal war. Durch diesen neuartigen experimentellen Ansatz gelang es den Wissenschaftlern erstmals, die Reaktion der Immunabwehrzellen auf eine winzige Hirnblutung zu beobachten.

"Wir gehen davon aus, dass sich mit unserem Verfahren das Verhalten der Mikrogliazellen auch in anderen Krankheitsmodellen, wie zum Beispiel bestehenden Mausmodellen der Alzheimerschen Erkrankung, untersuchen lässt und wir dadurch zu einem besseren Verständnis der geschäftigen Immunabwehrzellen und ihrer Rolle bei Gehirnerkrankungen gelangen", erklärt Fritjof Helmchen. Für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze zur Behandlung, aber auch zur Vorbeugung von Gehirnerkrankungen ist die Entschlüsselung der komplexen Vorgänge und zellulären Mechanismen des hirneigenen Abwehrsystems entscheidend.

Dr. Fritjof Helmchen | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpimf-heidelberg.mpg.de

Weitere Berichte zu: Gliazelle Immunabwehrzelle Mikrogliazelle Neuron

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neue Methode der Eisenverabreichung
26.04.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Bestrahlung bei Hirntumoren? Eine neue, verlässlichere Einteilung erleichtert die Entscheidung
26.04.2017 | Universitätsklinikum Heidelberg

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: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie