Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Epilepsie: Wenn der Türsteher in Nervenzellen zu viel durchlässt

19.11.2015

Bei einer Epilepsie geraten die Nervenzellen aus ihrem gewohnten Takt. Daran sind auch Ionenkanäle beteiligt, die die Erregbarkeit von Nervenzellen entscheidend bestimmen. Ein Forscherteam unter Federführung der Universität Bonn hat nun einen neuen Mechanismus für die Beeinflussung von Ionenkanälen entdeckt, der möglicherweise für den Ausbruch des Krampfleidens mitverantwortlich ist: Wenn zu wenig Spermin vorhanden ist, kommt es zur einer Übererregbarkeit der Nervenzellen. Die Forscher hoffen, einen Ansatzpunkt für neue Therapien gefunden zu haben. Sie berichten im „The Journal of Neuroscience”.

In Deutschland leidet etwa jeder hundertste Mensch unter einer Epilepsie - immerhin jeder zwanzigste ist zumindest einmal im Leben von einem solchen Krampfanfall betroffen. Dazu kommt es, wenn viele Nervenzellen im Gehirn gleichzeitig feuern.


So sieht eine Nervenzelle aus dem Hippocampus einer Ratte aus: Die Zelle und ihre Ausläufer sind mit einem Fluoreszenzfarbstoff gefüllt, der die Strukturen blauviolett leuchten lässt.

(c) Foto: AG Heinz Beck/Uni Bonn

Die Wissenschaft fahndet nach den Ursachen, die zu dieser gleichzeitigen Übererregung der Gehirnzellen führen. Forscher der Klinik für Epileptologie, des Instituts für Neuropathologie und des Instituts für Molekulare Psychiatrie haben nun zusammen mit dem Forschungszentrum Caesar und der Hebrew University (Israel) einen bislang unbekannten Mechanismus entschlüsselt, der an der Entwicklung einer Epilepsie beteiligt ist.

„Türsteher“ bestimmen, wie viele Natriumionen hereindürfen

Bei diesem Mechanismus spielen Natriumkanäle eine Schlüsselrolle. „Sie übernehmen bei der Erregung von Nervenzellfortsätzen und der Signalübertragung zwischen verschiedenen Zellen eine wichtige Rolle“, sagt Prof. Dr. Heinz Beck, der in der Experimentellen Epileptologie der Klinik für Epileptologie, am Life & Brain Zentrum und am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) forscht.

Natriumkanäle sind Schleusen, die Natriumionen durch winzige Poren durchlassen. Sie bestehen aus großen Eiweißkomplexen (Proteinen), die in den Membranen von Nervenzellen eingelagert sind. Wie eine Art Türsteher bestimmen sie, wie viele dieser Ionen hereindürfen und wie sich damit auch die Informationsübertragung zwischen den verschiedenen Zellen ändert. Die Wissenschaftler fanden eine starke Erhöhung eines bestimmten Natriumeinwärtsstroms, der die Erregbarkeit von Zellen im epileptischen Tier deutlich steigerte.

Deshalb verglichen Forscher um Prof. Beck zunächst die Natriumkanalproteine aus epileptischen Gehirnen mit denen aus gesunden. „Dabei zeigte sich aber keinerlei vermehrte Bildung von Natriumkanalproteinen, die hätte erklären können, wie es zu einer Übererregung von Nervenzellen kommt“, berichtet der Epileptologe.

Das Forscherteam wurde nach langer Suche bei einer ganz anderen Stoffgruppe fündig: den Polyaminen. Dazu gehört auch das Spermin, das in Zellen gebildet wird und sich von innen in die Poren der Natriumkanäle einlagern kann. In diesem Fall wird der Einstrom an Natriumionen gebremst und die Erregung der Nervenzelle wird gedämpft.

Durch Spermingaben wurde die Übererregung gedämpft

Die Wissenschaftler untersuchten, wieviel von der anfalldämpfenden Substanz in Nervenzellen von Ratten vorkommt, die unter einer Epilepsie litten, und verglichen die Werte mit gesunden Tieren. „Die Menge an Spermin in den Zellen des Hippocampus war bei den kranken Tieren gegenüber den gesunden deutlich reduziert“, berichten die Erstautoren Dr. Michel Royeck, Dr. Tony Kelly und Dr. Thoralf Opitz aus Prof. Becks Team. Diesen wichtigen Befund prüften die Forscher, indem sie den Mangel in den Nervenzellen epileptischer Ratten durch Gabe von Spermin kompensierten. Daraufhin wurde die Erhöhung von Natriumströmen rückgängig gemacht.

Offenbar wird der geringere Gehalt an Spermin in den epileptischen Rattengehirnen durch Hochregelung der Spermidine/spermine-N(1)-acetyltransferase verursacht. Das Enzym baut das für die Steuerung der Natriumkanäle wichtige Spermin verstärkt ab. Dieses Ergebnis könnte nach den Einschätzungen der Wissenschaftler ein potenzieller Ansatzpunkt für neuartige Epilepsietherapien sein.

„Wenn es gelingen würde, die Acetyltransferase mit einem Wirkstoff in ihrer Aktivität etwas zu bremsen, könnten der Sperminmangel und damit die Symptome der Epilepsie gemildert werden“, blickt Prof. Beck in die Zukunft. Von konkreten therapeutischen Anwendungen sei man jedoch noch weit entfernt.

Publikation: Downregulation of Spermine Augments Dendritic Persistent Sodium Currents and Synaptic Integration after Status Epilepticus, The Journal of Neuroscience, DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0493-15.2015

Kontakt für die Medien:

Prof. Dr. Heinz Beck
Universitätsklinik für Epileptologie, Life & Brain Zentrum,
Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen,
Sprecher Sonderforschungsbereich 1089
Tel. 0228/6885215
E-Mail: Heinz.Beck@ukb.uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neuer Ansatz gegen Gastritis
10.08.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Wenn Schimmelpilze das Auge zerstören
10.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

22.08.2017 | Physik Astronomie

Forscher beschreiben neuartigen Antikörper als möglichen Wirkstoff gegen Alzheimer

22.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Virus mit Eierschale

22.08.2017 | Biowissenschaften Chemie