Neuroprotektion: Activin A als Synapsenschutz

10. September 2015
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Aktive Nervenzellen produzieren das neuroprotektive Schlüsselprotein Activin A, das die toxischen extrasynaptischen NMDA-Rezeptoren inhibiert. Im Mausmodell konnte Activin A Hirnschädigungen nach einem Schlaganfall deutlich reduzieren.

Wenn Nervenzellen absterben, kann dies zu erheblichen Einschränkungen der Gedächtnisleistung führen. Frühere Arbeiten von Prof. Dr. Hilmar Bading vom Interdisziplinären Zentrum für Neurowissenschaften der Universität Heidelberg haben gezeigt, dass Gehirnaktivität dem Nervenzelltod entgegenwirkt. Auf molekularer Ebene ist hier der sogenannte NMDA-Rezeptor von Bedeutung. Der NMDA-Rezeptor lässt aufgrund von Nervenzellaktivität Kalzium in die Zelle einströmen. Das Kalziumsignal pflanzt sich innerhalb der Zelle bis in den Zellkern fort und schaltet dort ein genetisches Schutzprogramm an. Schon vor einigen Jahren konnte die Arbeitsgruppe von Bading dieses kernkalzium-regulierte Genprogramm identifizieren. „Jedoch war bislang unklar, wie daraus ein Schutzschild entsteht”, so Bading.

NMDA-Rezeptoren: Ambivalente Wirkung

Die Wissenschaftler haben nun die Erklärung dafür gefunden, indem sie erneut NMDA-Rezeptoren untersucht haben. Wenn sich diese Rezeptoren nicht in den Synapsen befinden, tragen sie nicht zum Schutz der Zellen bei. Ganz im Gegenteil: Sie schädigen Nervenzellen massiv und führen zu deren Absterben. „Leben und Tod sind nur wenige tausendstel Millimeter voneinander entfernt. Außerhalb der Synapse wird der NMDA-Rezeptor von Dr. Jekyll zu Mr. Hyde”, erläutert Bading. Wie die Forschungsergebnisse zeigen, werden die toxischen extrasynaptischen NMDA-Rezeptoren über die Gehirnaktivität unterdrückt. Als Aktivator dieser Unterdrückung konnte das Heidelberger Forscherteam das Protein Activin A identifizieren.

Im Nervensystem wird die Produktion von Activin A über die Nervenzellaktivität angestoßen. In der Folge führt dies zu einer Verminderung der extrasynaptischen NMDA-Rezeptoren. Wie Bading erläutert, wird so ein Schutzschild aufgebaut. Activin A vermittelt zudem die bekannten schützenden Eigenschaften des Wachstumsfaktors BDNF. „Das Protein Activin A kann daher als entscheidender Aktivator eines gemeinsamen neuroprotektiven Wirkmechanismus im Gehirn angesehen werden.“

Activin A: Reduzierte Hirnschädigung bei Mäusen

Mit der Studie eröffnen sich neue Perspektiven für die Entwicklung therapeutischer Ansätze zur Behandlung degenerativer Erkrankungen des Nervensystems. In ihrer Studie haben die Forscher gezeigt, dass Activin A bei Mäusen die nach einem Schlaganfall auftretenden Hirnschädigungen deutlich reduzieren konnte. „Unsere Forschungsergebnisse deuten auch darauf hin, dass sich Activin A möglicherweise in der Therapie der Alzheimer-Erkrankung oder der als ‚Veitstanz’ bekannten Chorea Huntington einsetzen lässt. In beiden Krankheiten ist die charakteristische Degeneration von Nervenzellen vermutlich auf eine erhöhte Aktivität der toxischen extrasynaptischen NMDA-Rezeptoren zurückzuführen“, so Bading. „Für den Alltag bedeuten die neuen Erkenntnisse: Ein aktives Gehirn produziert Activin A und schützt sich so vor Neurodegeneration.“

Originalpublikation:

BDNF Reduces Toxic Extrasynaptic NMDA Receptor Signaling via Synaptic NMDA Receptors and Nuclear Calcium-induced Transcription of inhba/Activin A.
David Lau et al.; Cell Reports, doi: 10.1016/j.celrep.2015.07.038; 2015

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Forschung, Medizin, Neurologie

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