Die Forschung könnte den Weg für die Behandlung verschiedener Formen erworbener Epilepsie und Krampfanfälle ebnen, die aus Hirnschäden resultieren, die durch Trauma, Infektion oder Tumoren im Gehirn verursacht werden.
Seit 1893 sind Wissenschaftlern mysteriöse Strukturen bekannt, die als perineurale Netzwerke bezeichnet werden und um Neuronen gewickelt sind. Die Funktion dieser Netzwerke blieb jedoch unbekannt. Eine Gruppe von Wissenschaftlern der University of Virginia unter der Leitung von Harald Sontheimer (Harald Sontheimer) stellte jedoch fest, dass diese Netzwerke elektrische Impulse im Gehirn modulieren. Darüber hinaus stellten sie fest, dass Anfälle auftreten können, wenn sich Netzwerke auflösen. Die Ergebnisse der Arbeit wurden in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Die Forscher machten diese Entdeckung zunächst bei Mäusen, die an Epilepsie leiden, die durch einen tödlichen Hirntumor namens Glioblastom verursacht wird. Das erste Symptom sind häufig Anfälle. Das Glioblastom ist der einzige Krebs, der im Weltraum wachsen kann. Da der Schädel die Ausdehnung des Krebses nach außen verhindert, produziert der Tumor einen Überschuss eines exzitatorischen chemischen Neurotransmitters (Glutamat), der nahe gelegene gesunde Zellen abtötet, um Platz für Wachstum zu schaffen.
Zusätzlich zu Glutamat sezerniert der Tumor ein Enzym, das die umgebende extrazelluläre Matrix zerstört, eine gelartige Substanz, die Gehirnzellen an Ort und Stelle hält. Glioblastome sind sehr krebsartig und können sich bekanntermaßen im Körper ausbreiten. Das sekretierte Enzym ist eine Art Messer, das die Krebszellen schneidet und ihnen ermöglicht, sich frei zu bewegen.
Zu ihrer Überraschung beobachteten die Wissenschaftler auch, wie das Enzym die perineuronalen Netzwerke angriff, die um GABA-hemmende Neuronen (Gamma-Aminobuttersäure) gewickelt waren, um Anfälle zu verhindern.
Der italienische Neurowissenschaftler Camillo Golgi entdeckte 1893 erstmals perineuronale Netzwerke, missverstand dann aber deren Funktion. Golgi nannte die Netzwerke ein "Korsett" und sagte, dass sie höchstwahrscheinlich den Austausch von Nachrichten zwischen Neuronen störten. Sontheimers Forschung widerlegt dies. Der Wissenschaftler stellte andererseits fest, dass Netzwerke Messaging unterstützen. Mit perineuronalen Netzen bedeckte Neuronen haben eine geringere Membrankapazität und die Fähigkeit, elektrische Ladung zu speichern, was bedeutet, dass sie einen Puls auslösen und sich bis zu zweimal schneller aufladen können als nicht vernetzte Neuronen.
Wenn sie plötzlich ihre perineuralen Netzwerke verlieren, können die Ergebnisse katastrophal sein: Durch die Anwendung dieses Enzyms auf ein Gehirn ohne Tumor stellten die Wissenschaftler fest, dass der sehr enzymatische Abbau perineuraler Netzwerke ausreichte, um Anfälle zu provozieren - selbst wenn die Neuronen intakt blieben.
Die Forscher konzentrieren ihre Aufmerksamkeit nun darauf, wie perineurale Netzwerke bei anderen Formen der erworbenen Epilepsie - beispielsweise aufgrund eines Kopftraumas oder einer Gehirninfektion - eine Rolle spielen können, die sie der Entwicklung eines wirksamen Arzneimittels näher bringen.
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„Wir haben das 125 Jahre alte Rätsel der Neurologie gelöst! Das ist die Grundlagenforschung - offen und aufmerksam zu sein und alte und neue Fragen zu beantworten “, sagt Sontheimer.
Laut der Weltgesundheitsorganisation leiden weltweit mehr als 50 Millionen Menschen an Epilepsie, von denen ein Drittel nicht für bekannte antiepileptische Behandlungen anfällig ist.
Dmitry Mazalevsky
