Optische Schalter – Narkose mit Licht rückgängig machen

Nervenzellen werden an der Weitergabe von Reizen gehindert, indem sogenannte inhibitorische Transmitter das Auslösen eines elektrischen Impulses erschweren. Dieser Effekt wird in der Medizin für die Anästhesie genutzt.

Das Narkosemittel Propofol etwa wirkt, indem es die Rezeptoren aktiviert, an die auch der wichtigste inhibitorische Neurotransmitter – GABA – bindet und das Öffnen feiner Ionenkanäle in der Zellmembran bewirkt. Durch diese Kanäle strömen negativ geladene Chloridionen in die Zelle, was eine Hyperpolarisation bewirkt.

Das Spezialgebiet des LMU-Chemikers Dirk Trauner ist es, ursprünglich „blinde“ Nervenzellen für Lichtreize empfänglich zu machen. Nun ist es ihm gemeinsam mit amerikanischen und schweizer Kollegen gelungen, den GABA-Rezeptor lichtabhängig steuerbar zu machen – und zwar mithilfe eines Propofol-Derivats: „Wir haben einen molekularen Schalter in Propofol eingebaut und so ein photoschaltbares Molekül entwickelt, das im Dunkeln sogar eine etwas stärkere Wirkung als Propofol selbst hat“, berichtet Trauner, der Professor für Chemische Biologie und Genetik an der LMU ist und auch dem Exzellenzcluster CIPSM angehört.

Schlaflos im Hellen

Licht hebt die Wirkung des Moleküls auf, wie die Wissenschaftler an Kaulquappen zeigen konnten: In einem Bad mit einer geringen Konzentration des Propofol-Derivats wurden die Tiere zunächst erwartungsgemäß betäubt. Die anschließende Bestrahlung mit violettem Licht dagegen hatte promptes Erwachen zur Folge – die Tiere bewegten sich aber nur so lange wieder, wie das Licht an blieb: Im Dunkeln fielen sie erneut in Narkose. Der Effekt ist reversibel und die Kaulquappen erholten sich voll, sobald sie in ein normales Wasserbad gelegt wurden.

Mögliche therapeutische Anwendungen sieht Trauner bei der Behandlung bestimmter Augenkrankheiten: In vielen Formen der Blindheit, etwa bei Retinitis pigmentosa, sind die Photorezeptoren im Auge defekt – während das darunterliegenden Gewebe intakt ist und ebenfalls durch einfallendes Licht erreicht werden kann. „Hier befinden sich auch GABA-Rezeptoren, die mit dem von uns entwickelten Molekül prinzipiell lichtempfindlich gemacht werden könnten, sodass die defekten Photorezeptoren umgangen werden“, sagt Trauner, der bereits an einer möglichen Anwendung in der Retina arbeitet.
(Angewandte Chemie, September 2012) göd

Publikation:
Azo-Propofols: Photochromic Potentiators of GABAA Receptors
Marco Stein, Simon J. Middendorp, Valentina Carta, Ervin Pejo, Douglas E. Raines, Stuart A. Forman, Erwin Sigel and Dirk Trauner
Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 1 – 5
DOI: 10.1002/anie.201205475

Kontakt:
Professor Dr. Dirk Trauner
Department of Chemistry
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