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Neurowissenschaften: Die süße Blockade

Eigentlich ist der Diavortrag der Tante langweilig, doch ihre Sahnetorte macht ihr so schnell niemand nach. Nach dem dritten Stückchen Torte wandert der Blick plötzlich weg von den Dias. Man kann sich nicht mehr konzentrieren - die arme Tante. Oder kann die Biologie die mangelnde Aufmerksamkeit entschuldigen?
Ob Hunger oder Müdigkeit, würde sich unser Körper nicht ständig in unser Bewusstsein rufen, könnten wir wahrscheinlich nicht überleben. Dabei spielt das Gehirn eine entscheidende Rolle: Es erkennt unsere Kraftreserven, leitet die Botschaft weiter und veranlasst, dass wir unseren Stoffwechsel und unser Verhalten den Energievorräten anpassen. Neben Hormonen helfen eine Reihe anderer Stoffwechselprodukte beim Verbreiten der Nachricht. Auch die Torte der Tante besaß ein Signal, das dem Gehirn die drei Tortenstücke petzte und vielleicht zum Faulenzen einlud, die Glukose. Wie genau sich die drei Tortenstückchen im Körper herumgesprochen haben könnten, beschäftigte Wissenschaftler der Universität in Manchester.

Fluoreszierende OrexinneuronenLaden...
Fluoreszierende Orexinneuronen | Die Orexinnervenzellen des Mäusegehirns wurden genetisch verändert, sie besitzten ein grün fluoreszierendes Protein (GFP). Dieses Protein erscheint im Fluoreszensmikroskop grünlich und markiert damit die Neuronen.
Die Wissenschaft lernt schon seit Jahren dazu. Forscher entdeckten Glukose-empfindliche Nervenzellen im Hypothalamus des Gehirns, die durch den Traubenzucker in der Gehirnflüssigkeit, dem Liqour, aktiviert werden und dann feuern. Den Neurologen geben jedoch vor allem die Neurone Rätsel auf, bei denen der Zucker die Erregungsleitung nicht anfacht, sondern blockiert. Dieses ist der Fall bei den Orexinneuronen, die bei viel Glukose im Liquor streiken. Der Botenstoff Orexin aktiviert die Neuronen, die das Appetitbefinden und den Schlaf-Wachrhythmus des Körpers steuern. Wie wichtig die Neurone sind wird klar, wenn sie fehlen – wie die der Narkolepsie-Patienten. Denis Burdakov von der Universität in Manchester hat sich zum Ziel gesetzt, die Orexinneuronen weiter zu erforschen. Nun gelang es ihm detailliert zu erklären, wie es der Traubenzucker schafft, die Neuronen lahm zu legen.

Die Forscher schufen genetisch veränderte Mäuse, bei denen die Orexinneuronen ein fluoreszierendes Eiweiß bilden und so sichtbar werden. Dann schnitten die Neurologen das Mäusegehirn in Scheiben und setzten die Nervenzellen minütlich schwankenden Glukose-Konzentrationen aus, die auch im täglichen Maus- und Menschenleben auftreten. Biochemische und elektrophysiologische Experimente ließen sie die Erregungsleitung an den Neuronen genau verfolgen und schließlich analysieren.

Was Burdakov nun schlussfolgert, überrascht: Offensichtlich besitzt der Zucker außerhalb der Nervenzelle keinerlei Tathelfer. Die Forscher glauben, dass es die Glukose selbst ist, die über Rezeptoren an die Außenseite der Nervenzelle bindet. Ein noch unbekannter Botenstoff überträgt dann, angeregt durch den gebundenen Zucker, das Signal auf spezielle Kalium-Kanäle der Nervenzelle, so genannte Tandem-Porenkanäle. Diese Kanäle werden dadurch veranlasst, sich zu öffnen, sodass die Kalium-Ionen aus der Zelle strömen und diese nicht mehr feuern kann. Interessanterweise scheint bei der Signalübertragung weder der Energieträger ATP, noch die Glukose- oder die Kalzium-Konzentration in der Zelle eine Rolle zu spielen. Das Öffnen und Schließen der Kanäle wird jedoch reguliert – so zum Beispiel vom Säuregehalt des Gehirns. Auch feuern die Zellen mal weniger, mal mehr, je nachdem wie viel Traubenzucker den Weg zur Nervenzelle findet.

Die Orexinneuronen sind also der Zuckersensor des Gehirns – aber auch mehr. Irgendwie krempeln sie manchmal wohl auch unser Bewusstsein um – selbst wenn dieses nicht immer mit Anstand zu passieren scheint, möge die Tante verzeihen.

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