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News: Tödliches Calcium

Wissenschaftler gingen lange davon aus, daß hohe Calciumkonzentrationen im Cytoplasma verantwortlich für das Absterben von Neuronen nach traumatischen Gehirnverletzungen und Schlaganfällen sind. Amerikanische Forscher stießen diese Ansicht jetzt um. Nicht die Konzentration im Plasma tötet die Neuronen, sondern der Einstrom von Calcium in die Mitochondrien löst anscheinend den Tod von Zellen aus, die Glutamat ausgesetzt sind - einem Neurotransmitter, der giftigt wirkt, wenn er nach traumatischen Hirnverletzungen und Schlaganfällen überproduziert wird.

Wie alle lebenden Zellen besitzen auch Neurone eine Zellmembran, die das flüssige Cytoplasma umhüllt. Innerhalb des Plasmas befinden sich Zellorganellen wie die Mitochondrien. Diese Organellen besitzen eigene DNA und produzieren den größten Teil der Energie, die die Zelle zum Leben braucht.

Glutamat dient als Botenstoff für die Weiterleitung von Reizen von Nervenzelle zu Nervenzelle. Der Neurotransmitter bindet an Rezeptoren an der Zelloberfläche der Neurone. Die Bindung aktiviert den Einstrom von Calcium in die Zellen, der diese veranlaßt, weiteres Glutamat auszuschütten. Dieses wiederum aktiviert andere Zellen, den Botenstoff auszuschütten – die Erregung wird weitergeleitet. Kranke oder verletzte Zellen setzen jedoch manchmal zu viel Glutamat frei. Der überschüssige Transmitter überreizt dann die Nervenzellen, die resultierende Neurotoxizität führt zum Zelltod. Bisher vermuteteten Wissenschaftler, zu viel Calcium in den Zellen würde die Aktivität empfindlicher Enzyme im Cytoplasma herabsetzen, die entscheidend für das Funktionieren einer Nervenzelle sind. Meist wurde eine Störung dieser Enzyme für den Tod der Zellen verantwortlich gemacht, nicht Probleme mit den Mitochondrien.

Die Forscher der University of Pittsburgh kultivierten Neurone aus dem Vorderhirn von Ratten und setzten diese dann unterschiedlichen Calciumkonzentrationen aus. In einigen Fällen gaben sie den Ansätzen noch Chemikalien bei, welche die Calciumaufnahme durch Mitochondrien blockieren. Die Zellen, die hohe Calciumkonzentrationen und keine mitochondrialen Blocker erhielten, starben ab. Bekamen sie dagegen eine große Ionenmenge und gleichzeitig den Aufnahmeblocker, überlebten sie (Nature Neuroscience vom September 1998, Vol. 1/5).

Nervenzellen können eine um das zwanzigfache erhöhte Calciumkonzentration tolerieren, solange der Mineralstoff nicht in die Mitochondrien gelangt, erklärt Amy Stout vom Department of Pharmacology der University of Pittsburgh School of Medicine. Daher sollten nach Ansicht ihres Kollegen Ian Reynolds, Pharmakologieprofessor an der University of Pittsburgh, Medikamente gegen Glutamat-induzierte neurale Schäden auf die Mitrochondrien zielen. Besonders geeignete Ziele seien spezifische Calciumkanäle an der Oberfläche der Zellorganellen.

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