Wie Nervenzellen Informationen übertragen

Forschern der Charité – Universitätsmedizin Berlin ist es jetzt gelungen, einen neuen Mechanismus zu entschlüsseln, der bei der Informationsvermittlung im Gehirn auf Zellebene eine wichtige Rolle spielt.

Die Arbeitsgruppe um Prof. Robert Nitsch, Direktor des Instituts für Zell- und Neurobiologie am Campus Charité Mitte, beschreibt in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals CELL*, dass am Prozess der Signalübertragung zwischen den Nervenzellen auf molekularer Ebene bioaktive Fette beteiligt sind, und welche zentrale Rolle dabei das Protein PRG-1 einnimmt. Fettmoleküle werden als bioaktiv bezeichnet, wenn sie die Signalfunktion zwischen den Zellen übernehmen.

Synapsen bilden die Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen. Allein im menschlichen Gehirn befinden sich Trilliarden davon. An diesen Stellen werden Reize von einer Nervenzelle zur anderen weitergegeben. Als Signalübermittler dienen so genannte Neurotransmitter. Davon gibt es verschiedene Arten, einer der wichtigsten ist das Molekül Glutamat. Ein Mangel an Glutamat führt zu eingeschränkter Hirnleistung, eine zu hohe Konzentration hingegen löst epileptische Anfälle aus. Das Team um Prof. Nitsch fand heraus, dass die für die jeweilige Situation richtige Menge an Glutamat durch bioaktive Fettmoleküle, wie die Lysophosphatsäure geregelt werden kann. Dieser Mechanismus wird wiederum vom Protein PRG-1 gesteuert, indem es die Menge der Lysophosphatsäure im Gehirn kontrolliert.

Die wichtige Rolle des Proteins PRG-1 konnten die Wissenschaftler erstmals im Mausversuch beobachten. Durch eine genetische Veränderung des Erbmaterials stellten sie bei den Mäusen gezielt die Produktion des Proteins PRG-1 ab. In der Folge stieg das Erregungsniveau an den Schnittstellen der Nervenzellen, den Synapsen, stark an. Es kam zu Krampfanfällen. Daraufhin führten die Forscher den Zellen das Protein PRG-1 noch während der Embryonalzeit im Uterus des Muttertieres wieder zu. So konnte das Erregungsniveau wieder normalisiert werden. Fazit: Das Protein PRG-1 steuert und kontrolliert die Reize zwischen den Synapsen.

Bioaktive Fette wie die Lysophosphatsäure wurden bisher hauptsächlich mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen und der Entstehung von Krebs in Zusammenhang gebracht. Jetzt konnte das Team um Prof. Nitsch zeigen, dass diese Stoffe auch im Gehirn eine Rolle spielen und PRG-1 die Ausschüttung der Lysophosphatsäure kontrolliert. „Die Erkenntnis, dass die Steuerung der Synapsen von bioaktiven Fetten übernommen wird, eröffnet ein neues Verständnis der Synapsenfunktion“, sagt Prof. Nitsch. Daraus könnten sich neue Therapieansätze bei Erkrankungen, die auf einer Fehlfunktion der Synapsen beruhen, wie beispielsweise Epilepsie, ergeben. Erste Studien sollen jetzt zeigen, ob sich die Erkenntnisse des Tierversuchs auf den Menschen übertragen lassen.

* Robert Nitsch et al.: Synaptic PRG-1 Modulates Excitatory Transmission via Lipid Phosphate-Mediated Signalling. In: Cell, Volume 138, Issue 6, September 2009. doi:10.1016/j.cell.2009.06.050

Kontakt:
Prof. Robert Nitsch
Direktor des Instituts für Zell- und Neurobiologie
Charité – Universitätsmedizin Berlin
Campus Charité Mitte
t: +49 30 450 528 002