Epilepsieforschung: Neuronales Feuerwerk
Cäsar, Alexander, Napoleon, Newton, Dickens, Dostojewski, van Gogh oder Poe: Eine lange Liste berühmter Persönlichkeiten, die alle an einer noch immer nicht gänzlich verstandenen Krankheit litten. Jetzt konnten Forscher eine der großen Fragen zu Epilepsie klären.
Einem wilden Gewitter gleicht das neuronale Feuerwerk während eines epileptischen Anfalls: Unkontrollierte Entladungen von Nervenzellen führen zu einer funktionalen Störung im Gehirn. Je nach Anfallsform – "fokal", in einem genau definierten Ort des Gehirns entstehend, oder "generalisiert", das gesamte Hirn betreffend – kann es dabei zu Bewusstseinsstörungen, Halluzinationen, psycho-motorischen Störungen oder unkontrollierten Zuckungen der Muskulatur kommen. Hierbei gilt es, gelegentliche Anfälle vom chronischen Zustand zu unterscheiden. Lautet die Diagnose aber auf Epilepsie, bedarf es ärztlicher Behandlung.
Verschiedenste Auslöser epileptischer Anfälle sind möglich: Zu den bekanntesten zählen Schädigungen des Hirngewebes, beispielsweise durch Blutungen, Entzündungen, Sauerstoffmangel während der Geburt, Schlaganfälle oder Unfallverletzungen. Des Weiteren können degenerative oder Stoffwechselerkrankungen, Tumoren oder Fehlbildungen in der Hirnentwicklung schuld sein.
Bei Erwachsenen sind sich die Wissenschaftler einig: Hier entstehen epileptische Anfälle durch eine fehlende Erregungsbegrenzung von hemmenden Neuronen. Dadurch kann sich die Erregung über ganze Nervenzellverbände ausbreiten und so zu einer abnorm zeitgleichen Aktivität führen.
Gar nicht klar aber ist, warum Kinder mehr zu Anfällen neigen als Erwachsene und auch, wie sich sporadische Anfälle zu einem chronischen Krankheitsbild entwickeln. Yehezkel Ben-Ari von der Universität Marseille und seine Kollegen untersuchten daher an jungen Ratten, inwieweit von Gamma-Aminobuttersäure (GABA) kontrollierte neuronale Schaltkreise an den Anfällen beteiligt sind. GABA zählt im ausgereiften Nervensystem zu den wichtigsten hemmenden Neurotransmittern und bindet an spezifische Rezeptoren, die damit wesentliche Angriffstellen für Medikamente darstellen. Beim Fötus jedoch wirkt GABA erregend und ist entscheidend am Aufbau neuronaler Verbindungen bei der Entwicklung des Gehirns beteiligt.
Also isolierten die Forscher aus Rattenbabys zunächst den linken und den rechten Hippocampus sowie alle diese beiden Regionen verbindenden Nervenfasern – eben jene Hirnareale, die als Entstehungsorte von Epilepsie gelten. Dann überprüften sie, ob eine elektrische Reizung oder die Blockade der GABA-Rezeptoren in einem Hippocampus einen Anfall in der anderen Hälfte auslöst. Denn dies wäre ein Zeichen, dass die sporadischen Anfälle bereits zur Entwicklung eines chronischen Zustands geführt haben.
Die Forscher stellten fest, dass elektrisch induzierte Anfälle bei blockierten GABA-Rezeptoren keine Ausbreitung in den anderen Hippocampus nach sich zogen. Erst mit aktiven Rezeptoren führten die Anfälle zu so genannten fast oscillations (FOs) – einer simultanen elektrischen Aktivität einer großen Zahl von Neuronen. FOs sind notwendig, um ein noch unbelastetes Nervennetzwerk in ein epileptisches zu verwandeln. Doch sind sie es nicht allein: An der Entstehung von FOs beteiligen sich auch Rezeptoren für N-Methyl-D-Aspartat (NMDA). Erst die gemeinsame Aktivität von GABA und NMDA lassen den Forschern zufolge Anfälle entstehen und ermöglichen so die Entwicklung des chronischen Zustands.
Anderen Untersuchungen zufolge, die Hippocampi junger und erwachsener Ratten verglichen, sind GABA-aktivierte Neuronen bei Erwachsenen zwar ebenfalls an der Auslösung von Anfällen beteiligt, nicht aber für die Entwicklung der chronischen Form verantwortlich. Denn während sich das neuronale Netz ausbildet, nimmt der Einfluss von GABA-aktivierten Synapsen auf die FOs und damit auf die Entstehung von Epilepsie ab. Für Ärzte birgt das eine wichtige Botschaft: Medikamente, die den Neurotransmitter GABA hemmen, sind bei Neugeborenen gefährlich. Denn sie könnten begünstigen, dass aus sporadischen epileptischen Anfällen tatsächlich eine chronische Epilepsie entsteht.
Verschiedenste Auslöser epileptischer Anfälle sind möglich: Zu den bekanntesten zählen Schädigungen des Hirngewebes, beispielsweise durch Blutungen, Entzündungen, Sauerstoffmangel während der Geburt, Schlaganfälle oder Unfallverletzungen. Des Weiteren können degenerative oder Stoffwechselerkrankungen, Tumoren oder Fehlbildungen in der Hirnentwicklung schuld sein.
Bei Erwachsenen sind sich die Wissenschaftler einig: Hier entstehen epileptische Anfälle durch eine fehlende Erregungsbegrenzung von hemmenden Neuronen. Dadurch kann sich die Erregung über ganze Nervenzellverbände ausbreiten und so zu einer abnorm zeitgleichen Aktivität führen.
Gar nicht klar aber ist, warum Kinder mehr zu Anfällen neigen als Erwachsene und auch, wie sich sporadische Anfälle zu einem chronischen Krankheitsbild entwickeln. Yehezkel Ben-Ari von der Universität Marseille und seine Kollegen untersuchten daher an jungen Ratten, inwieweit von Gamma-Aminobuttersäure (GABA) kontrollierte neuronale Schaltkreise an den Anfällen beteiligt sind. GABA zählt im ausgereiften Nervensystem zu den wichtigsten hemmenden Neurotransmittern und bindet an spezifische Rezeptoren, die damit wesentliche Angriffstellen für Medikamente darstellen. Beim Fötus jedoch wirkt GABA erregend und ist entscheidend am Aufbau neuronaler Verbindungen bei der Entwicklung des Gehirns beteiligt.
Also isolierten die Forscher aus Rattenbabys zunächst den linken und den rechten Hippocampus sowie alle diese beiden Regionen verbindenden Nervenfasern – eben jene Hirnareale, die als Entstehungsorte von Epilepsie gelten. Dann überprüften sie, ob eine elektrische Reizung oder die Blockade der GABA-Rezeptoren in einem Hippocampus einen Anfall in der anderen Hälfte auslöst. Denn dies wäre ein Zeichen, dass die sporadischen Anfälle bereits zur Entwicklung eines chronischen Zustands geführt haben.
Die Forscher stellten fest, dass elektrisch induzierte Anfälle bei blockierten GABA-Rezeptoren keine Ausbreitung in den anderen Hippocampus nach sich zogen. Erst mit aktiven Rezeptoren führten die Anfälle zu so genannten fast oscillations (FOs) – einer simultanen elektrischen Aktivität einer großen Zahl von Neuronen. FOs sind notwendig, um ein noch unbelastetes Nervennetzwerk in ein epileptisches zu verwandeln. Doch sind sie es nicht allein: An der Entstehung von FOs beteiligen sich auch Rezeptoren für N-Methyl-D-Aspartat (NMDA). Erst die gemeinsame Aktivität von GABA und NMDA lassen den Forschern zufolge Anfälle entstehen und ermöglichen so die Entwicklung des chronischen Zustands.
Anderen Untersuchungen zufolge, die Hippocampi junger und erwachsener Ratten verglichen, sind GABA-aktivierte Neuronen bei Erwachsenen zwar ebenfalls an der Auslösung von Anfällen beteiligt, nicht aber für die Entwicklung der chronischen Form verantwortlich. Denn während sich das neuronale Netz ausbildet, nimmt der Einfluss von GABA-aktivierten Synapsen auf die FOs und damit auf die Entstehung von Epilepsie ab. Für Ärzte birgt das eine wichtige Botschaft: Medikamente, die den Neurotransmitter GABA hemmen, sind bei Neugeborenen gefährlich. Denn sie könnten begünstigen, dass aus sporadischen epileptischen Anfällen tatsächlich eine chronische Epilepsie entsteht.
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