Fatal Entkopplung im epileptischen Gehirn

Fatal Entkopplung im epileptischen Gehirn

Wissenschaftler der Universität Bonn entdecken eine neue Ursache der häufigsten Anfallsleiden

Biocytin
Im Gewebe von Patienten mit Schläfenlappen-Epilepsie, die biocytin bleibt in der Zelle, die ursprünglich gefüllt. Es kann sich nicht ausbreiten auf benachbarte Zellen, da die Zellen entkoppelt sind.
Credit: Foto: Institut für Zelluläre Neurowissenschaften/Universität Bonn

Epilepsie ist eine sehr weit verbreitete neurologische Erkrankung. Etwa ein Drittel der Patienten sind resistent gegen derzeit verfügbaren Therapien. Ein team von Forschern unter der Leitung des Instituts für Zelluläre Neurowissenschaften der Universität Bonn hat entdeckt, eine neue Ursache zu erklären, die Entwicklung der Temporallappen Epilepsie: In einem frühen Stadium, Astrozyten sind abgekoppelt von jeder anderen. Dies führt in der extrazellulären Akkumulation von Kalium-Ionen und Neurotransmittern, die zu einer übererregbarkeit der Neurone. Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Voraus online in der Zeitschrift Brain. Die print-version erscheint im Mai.

Etwa zwei Prozent der Bevölkerung leidet an Epilepsie. „Trotz intensiver Forschung sind die Ursachen dieser Erkrankung sind noch weitgehend unklar“, sagt Prof. Dr. Christian Steinhäuser, Direktor des Instituts für Zelluläre Neurowissenschaften der Universität Bonn. Etwa ein Drittel der Patienten Therapie-resistent. „Bei einigen häufigen Formen wie Temporallappen-Epilepsie, liegt dieser Prozentsatz sogar noch deutlich höher“, sagt der Forscher. Aus diesem Grund sind Wissenschaftler auf der Suche nach neuen Strategien in der Epilepsie-Forschung zur Entwicklung neuer, effizienter therapeutischer Ansätze.

Astrozyten: von „Gehirn kleben“ zu einem wichtigen partner der Neuronen

Ein solcher neuer Ansatz in der Forschung in die Ursachen der Epilepsie hat, wurde jetzt von einem team mit Prof. Steinhäuser. Zusammen mit Neurochirurgen von der Universität von Bonn-Krankenhaus, sowie Epilepsie-Spezialisten der Freiburger Universitätsklinik, dem Institut für Zelluläre Neurowissenschaften der Universität Bonn untersucht die funktionellen Eigenschaften von Astrozyten. Diese sind Nervensystem-Zellen gehören zu den Gliazellen. Sie wurden ursprünglich nur in Betracht gezogen zu werden „Kleber“ hält das Gehirn zusammen, aber in den letzten Jahren, Astrozyten haben, entpuppt sich mehr und mehr ein wichtiger partner für die Neuronen.

Die Akkumulation von Kalium-Ionen führt zu übererregbarkeit

„Epilepsie-Forschung wird dominiert von der Annahme, dass die veränderten Eigenschaften von Neuronen, die dazu führen, Epilepsie,“ sagt Prof. Steinhäuser. Seine Arbeitsgruppe hat nun gezeigt, dass Fehlfunktionen von Glia-Zellen spielen eine entscheidende Rolle in der Entwicklung von Epilepsie. Gehirn entfernte Gewebe von Patienten mit Temporallappen-Epilepsie beobachtet wurde von den Wissenschaftlern vollständig fehlt in Astrozyten. „In diesem Zustand, keine funktionalen Netzwerken von gekoppelten Astrozyten gebildet werden können,“ sagt ersten Autor Dr. Peter Bedner. Da astrozytären Netzwerke fehlen, die den Kalium-Ionen und Neurotransmitter, wie Glutamat, die wichtig sind für die Signalübertragung können sich in diesem Gewebe. Dies führt zu einer übererregbarkeit der Nervenzellen und schließlich zu epileptischen Anfällen.

Ist der Verlust der astrozytären Kopplung die Ursache der Epilepsie, oder ist dies nur eine Folge der übererregbarkeit? Um in der Lage sein, um diese Frage zu beantworten, haben die Wissenschaftler eigens entwickelte Maus-Modell reproduziert die wichtigsten Merkmale der Temporallappen-Epilepsie des Menschen. „In diesem Modell konnten wir zeigen, dass während der Entwicklung von Epilepsie, die Kopplung zwischen Astrozyten ist verloren, sehr früh, und Veränderungen in den Nervenzellen beobachtet, die erst später auf“, berichtet Prof. Steinhäuser.

Die Entkopplung ist reversibel in einem frühen Stadium

Die Wissenschaftler vermuten, dass die Entkopplung der Astrozyten vermittelt wird, die durch eine Entzündung. Die Ursachen sind wahrscheinlich so genannte Zytokine, die freigesetzt werden im Gehirn aktiviert microglial Zellen oder Astrozyten. „Wir konnten zeigen, dass die Entkopplung der Astrozyten – zumindest in der frühen Phase der Epilepsie – rückgängig gemacht werden können“, sagt Prof. Steinhäuser. Die Wissenschaftler hoffen nun, dass Ihre Ergebnisse aus der Grundlagenforschung ermöglichen die Entwicklung neuer Therapien zur Behandlung von Schläfenlappen-Epilepsie.

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