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Freitag, 01.07.2016
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Epilepsie: Ursache für Gleichtakt im Gehirn entdeckt

Transkriptionsfaktor übersteuert Calciumkanäle im Gehirn

Forscher haben einen Mechanismus entdeckt, der beim Auftreten von epileptischen Anfällen beteiligt sein könnte. Ein bestimmter Transkriptionsfaktor regelt die Calciumkanäle in den Nervenzellen hoch. Dadurch beginnen diese, im Gleichtakt zu feuern - ein epileptischer Anfall beginnt. Diese im "Journal of Biological Chemistry" vorgestellten Funde könnten dazu beitragen, Medikamente gezielt gegen diesen Prozess zu entwickeln. Dann ließe sich bereits im Vorfeld die Entstehung chronischer Epilepsien vermeiden.
Zellexperimente mit Gehirnzellen brachten die Forscher auf die Spur

Zellexperimente mit Gehirnzellen brachten die Forscher auf die Spur

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 Albert Becker vom Institut für Neuropathologie der Universität Bonn und Seniorautor 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 als Torwächter


Schon länger ist bekannt, dass an der Signalweiterleitung in den Nervenzellen des Gehirns sogenannte Calciumkanäle 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“ wie ein Schalter die Calcium-Kanäle in den Nervenzellen hochreguliert und damit die Signalübertragung in den Gehirnzellen aktiviert. Umgekehrt wirkt der Transkriptionsfaktor „REST“ dämpfend auf die Calciumkanäle und damit die Erregung der Nervenzellen. Transkriptionsfaktoren bewirken das Auslesen eines speziellen Bereichs des Erbguts und sorgen so für die Weitergabe der darin enthaltenen Befehle an die Zellen. „Mit den Transkriptionsfaktoren Egr1 und REST haben wir einen Schalter für die Calciumkanäle identifiziert, der die elektrische Erregung in den Nervenzellen fördern und auch hemmen kann“, sagt Erstautorin Karen van Loo. Die Calcium-Kanäle reagieren bereits auf kleine Änderungen der elektrischen Signale und modifizieren 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 Becker. 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 hochzuregulieren“, berichtet der Forscher.

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“, meint Becker. Er und seine Kollegen wollen den nun entschlüsselten Mechanismus nutzen, um Medikamente zu entwickeln, die bereits im Vorfeld die Entwicklung chronischer Epilepsien verhindern können. (Journal of Biological Chemistry, 287:15489-15501)
(Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 11.05.2012 - NPO)