Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gefürchteter Gleichtakt im Gehirn

10.05.2012
Wissenschaftler des Universitätsklinikums Bonn haben einen Mechanismus entdeckt, der beim Auftreten von epileptischen Anfällen beteiligt sein könnte.

Der Transkriptionsfaktor „Egr1“ regelt die Calcium-Kanäle in den Nervenzellen hoch und fördert damit die Ausbildung des Gleichtakts im Gehirn, der zu den Krampfleiden führt. Die Forscher stellen ihre Ergebnisse nun im Journal of Biological Chemistry vor.

Bei einem epileptischen Anfall feuern die Nervenzellen im Gehirn quasi im Gleichschritt und lösen damit die spontan auftretenden Krämpfe aus. Etwa jeder 20. Mensch erleidet in seinem Leben mindestens einen epileptischen Anfall. „Häufig lösen vorangegangene Verletzungen des Gehirns – etwa durch einen Unfall, Infektionen oder Fieberschübe – diese plötzlichen Krämpfe aus“, sagt Prof. Dr. Albert Becker vom Institut für Neuropathologie der Universität Bonn und Letztautor der Studie. Wie kommt es aber in einem gesunden Gehirn plötzlich zum Auftreten von Epilepsien? Einer Antwort auf diese Frage sind Neuropathologen und Epileptologen des Bonner Universitätsklinikums zusammen mit ihren Kollegen von der Hebrew Universität in Israel nun ein Stück näher gekommen.

Calcium-Kanäle übernehmen die Rolle der Torwächter

Schon länger ist bekannt, dass an der Signalweiterleitung in den Nervenzellen des Gehirns sogenannte Calcium-Kanäle beteiligt sind. Diese porenartigen Strukturen sind so etwas wie Torwächter, die den Zutritt von Calcium-Ionen in die Nervenzelle regulieren. Damit wird auch die elektrische Erregung der Gehirnzellen gesteuert – wenn sie sich im Takt synchronisiert, steigt die Gefahr für einen epileptischen Anfall. Die Bonner Forscher haben nun entdeckt, dass der Transkriptionsfaktor „Egr1“ (transcription factor early growth response 1) wie ein Schalter die Calcium-Kanäle in den Nervenzellen hoch reguliert und damit die Signalübertragung in den Gehirnzellen aktiviert. Umgekehrt wirkt der Transkriptionsfaktor „REST“ (repressor element 1-silencing transcription factor) dämpfend auf die Calcium-Kanäle und damit die Erregung der Nervenzellen.

Transkriptionsfaktoren bewirken das Auslesen eines speziellen Bereichs des Erbguts in der DNA und die Weitergabe der darin enthaltenen Befehle an die Zellen, die dann auf diese Botschaften reagieren. „Mit den Transkriptionsfaktoren Egr1 und REST haben wir einen Schalter für die Calcium-Kanäle identifiziert, der die elektrische Erregung in den Nervenzellen fördern und auch hemmen kann“, sagt Erstautorin Dr. Karen van Loo. Die Calcium-Kanäle reagieren bereits auf kleine Änderungen der elektrischen Signale und modifzieren dadurch die Erregungsmuster im Gehirn – bei einer Epilepsie bis hin zum Gleichschritt.

Nervenzellen feuern wie ein Maschinengewehr

„Die Vorgänge, die im Gehirn bei der Signalübertragung auftreten, lassen sich mit einer Telefonanlage vergleichen“, sagt der Neuropathologe. Normalerweise werden die Impulse wie in einer Telefonleitung einfach von Nervenzelle zu Nervenzelle weitergegeben. Bei einem epileptischen Anfall feuern die Nervenzellen dagegen plötzlich wie ein Maschinengewehr viele Signale ab und stören damit die Kommunikation im Gehirn. „Der Transkriptionsfaktor Egr1 ist in der Lage, die Calcium-Kanäle bis hin zu einem chronischen epileptischen Anfall hoch zu regulieren“, berichtet Prof. Becker.

Die Wissenschaftler führten die Untersuchungen an Zellkulturen und in den Gehirnen von Mäusen durch. Dabei wurden die Transkriptionsfaktoren in Zellkulturen und in Mausgehirnen stark erhöht und damit die darin enthaltenen Botschaften verstärkt. Anschließend bestimmten die Forscher den Einfluss auf die Menge entsprechender Calciumkanäle. Nun hoffen die Forscher, dass sich die Ergebnisse auch auf den Menschen übertragen lassen. „Die Resultate unserer Studie haben für die Behandlung von Epilepsien eine große Relevanz“, berichtet Dr. Becker. Die Wissenschaftler wollen den nun entschlüsselten Mechanismus nutzen, um Medikamente zu entwickeln, die bereits im Vorfeld die Entwicklung chronischer Epilepsien verhindern können.

Publikation: Transcriptional regulation of the T-type calcium channel Cav3.2: bi-directionality by early growth response 1 (Egr1) and RE1-silencing transcription factor (REST), Journal of Biological Chemistry, 287:15489-15501

Kontakt:

Prof. Dr. Albert Becker
Institut für Neuropathologie
Tel.: 0228/287 11352
E-Mail: albert_becker@uni-bonn.de
Dr. Karen M. J. van Loo
Institut für Neuropathologie
Tel.: 0228/287 19346
E-Mail: karen.van_loo@ukb.uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22431737
http://www3.uni-bonn.de/Pressemitteilungen/118-2012

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: 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...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

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

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik