Epilepsie: Unbeschränkter Natriumeinwärtsstrom

23. November 2015
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Bei einer Epilepsie geraten die Nervenzellen aus ihrem gewohnten Takt. Daran scheint ein Mechanismus beteiligt zu sein, der die Ionenkanäle der Nervenzellen beeinflusst: Ist zu wenig Spermin vorhanden, kommt es zu einer Übererregbarkeit der Nervenzellen.

Forscher der Klinik für Epileptologie haben zusammen mit einem internationalen Team einen bislang unbekannten Mechanismus entschlüsselt, der an der Entwicklung einer Epilepsie beteiligt ist.

Natriumeinwärtsstrom steigert Erregbarkeit

Bei dem Mechanismus spielen Natriumkanäle eine Schlüsselrolle. „Sie übernehmen bei der Erregung von Nervenzellfortsätzen und der Signalübertragung zwischen verschiedenen Zellen eine wichtige Rolle“, sagt Prof. Dr. Heinz Beck, der am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) forscht. Natriumkanäle bestimmen wie eine Art Türsteher, wie viele Natriumionen hereindürfen und wie sich damit auch die Informationsübertragung zwischen den verschiedenen Zellen ändert. Die Wissenschaftler fanden eine starke Erhöhung eines bestimmten Natriumeinwärtsstroms, der die Erregbarkeit von Zellen im epileptischen Tier deutlich steigerte.

Deshalb verglichen die Forscher um Beck zunächst die Natriumkanalproteine aus epileptischen Gehirnen mit denen aus gesunden. „Dabei zeigte sich aber keinerlei vermehrte Bildung von Natriumkanalproteinen, die hätte erklären können, wie es zu einer Übererregung von Nervenzellen kommt“, berichtet der Epileptologe. Das Forscherteam wurde nach langer Suche bei einer ganz anderen Stoffgruppe fündig: den Polyaminen. Dazu gehört auch das Spermin, das in Zellen gebildet wird und sich von innen in die Poren der Natriumkanäle einlagern kann. In diesem Fall wird der Einstrom an Natriumionen gebremst und die Erregung der Nervenzelle wird gedämpft.

Spermingaben dämpfen Übererregung

Die Wissenschaftler untersuchten, wieviel von der anfalldämpfenden Substanz in Nervenzellen von Ratten vorkommt, die unter einer Epilepsie litten und verglichen die Werte mit gesunden Tieren. „Die Menge an Spermin in den Zellen des Hippocampus war bei den kranken Tieren gegenüber den gesunden deutlich reduziert“, berichten die Erstautoren Dr. Michel Royeck, Dr. Tony Kelly und Dr. Thoralf Opitz. Diesen wichtigen Befund prüften die Forscher, indem sie den Mangel in den Nervenzellen epileptischer Ratten durch Gabe von Spermin kompensierten. Daraufhin wurde die Erhöhung von Natriumströmen rückgängig gemacht.

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So sieht eine Nervenzelle aus dem Hippocampus einer Ratte aus: Die Zelle und ihre Ausläufer sind mit einem Fluoreszenzfarbstoff gefüllt, der die Strukturen blauviolett leuchten lässt. © AG Heinz Beck/Uni Bonn

Offenbar wird der geringere Gehalt an Spermin in den epileptischen Rattengehirnen durch Hochregelung der Spermidine/spermine-N(1)-acetyltransferase verursacht. Das Enzym baut das für die Steuerung der Natriumkanäle wichtige Spermin verstärkt ab. Dieses Ergebnis könnte nach den Einschätzungen der Wissenschaftler ein potenzieller Ansatzpunkt für neuartige Epilepsietherapien sein. „Wenn es gelingen würde, die Acetyltransferase mit einem Wirkstoff in ihrer Aktivität etwas zu bremsen, könnten der Sperminmangel und damit die Symptome der Epilepsie gemildert werden“, blickt Beck in die Zukunft. Von konkreten therapeutischen Anwendungen sei man jedoch noch weit entfernt.

Originalpublikation:

Downregulation of Spermine Augments Dendritic Persistent Sodium Currents and Synaptic Integration after Status Epilepticus
Michel Royeck et al.; The Journal of Neuroscience, doi: 10.1523/JNEUROSCI.0493-15.2015; 2015

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