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Neurotrauma : Angestupste Hirnzellen bekommen Beulen

Unser Gehirn ist empfindlich - ein heftiger Stoß hat im Kopf schnell Folgen. Offenbar gilt das sogar für jedes einzelne Neuron.
Ein junger Nachwuchsfußballer beim KopfballLaden...

Auch leichte Fälle eines Schädel-Hirn-Traumas – umgangssprachlich einer Gehirnerschütterung – sind nicht harmlos: Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit und Erbrechen können auch ohne äußere Verletzungen die Folge sein. Zudem befürchtet man Langzeiteffekte in chronischen Fällen, etwa bei Rugby-, American-Football- und Eishockeyprofis, deren Sport regelmäßig für Kollisionen sorgt. Wenig ist allerdings darüber bekannt, was dabei eigentlich in den Zellen des Gehirns geschieht, die einen unsanften Stoß erleiden – unter anderem, weil Untersuchungen dazu nicht ganz einfach durchzuführen sind. Diese Hürde haben Forscher aus den USA für einen Beitrag im "Journal of Cell Biology" umschifft, in dem sie Details über die Folgen präsentieren, die ein unsanfter Stoß für einzelne Hirnneurone hat.

© Gu et al., 2017
Neuronen anstupsen im Labor
Beulen auf den Axonen erscheinen – und verschwinden –, sobald man mit einer Pipette einen gezielten Flüssigkeitsreiz setzt. Die Stärke des Reizes entspricht in etwa der, die bei einem heftigen Stoß im Kopf auf einzelne Hirnzellen wirken würde, berechneten die Forscher.

Im Experiment hatten die Wissenschaftler bei Neuronen in Kulturflüssigkeit gezielt die langen Axonbereiche der Nervenzellen mit einem Flüssigkeitsstrahl aus der Pipette gereizt – und beobachtet, dass sich die Zelloberfläche dort innerhalb kurzer Zeit für wenige Minuten ausbeult. Weitere Versuche ergaben, dass der mechanische Stress punktuell Kalziumkanäle öffnet und eingeströmte Ca2+-Ionen dort ein Protein lahmlegen, welches die Stabilität des Zellgerüsts aus Mikrotubuli gewährleistet. In der Folge gibt die lockere Gerüststruktur dem Zellinnendruck nach.

Der im Experiment per Pipette ausgeübte mechanische Reiz dürfte durchaus dem entsprechen, was ein Hirnnerv bei einer Kollision aushalten muss, die ein leichtes Schädel-Hirn-Trauma verursachen kann. Ob der an den einzelnen Nerven beobachtete Effekt aber irgendetwas mit den viel großräumigeren und deutlich länger andauernden Hirnveränderungen bei einer Hirnschwellung zu tun hat, ist völlig unklar: Sie ist eine Folge von Flüssigkeit, die sich in den Hirnzellen und dem Gewebe ansammelt und den Innendruck mit allerlei möglichen Folgen ansteigen lässt.

Womöglich, so spekulieren die Forscher, sind sie eher auf ein bisher unbekanntes Funktionsprinzip der Neurone gestoßen: Diese könnten mit den mechanosensitiven Kalziumkanälen womöglich Reize aus der Umgebung aufnehmen, die vielleicht die Entwicklung und Wachstumssteuerung des Neuronennetzes dirigieren. Tatsächlich, meint der Autor der Studie Chen Gu, sind ganz ähnliche Beulen im Gehirn von gesunden Personen ebenfalls aufgefallen. Vielleicht beginnen die chronischen Probleme nach wiederholtem Trauma aber auch mit den Störungen des nun entdeckten Systems.

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