Wissenschaftler setzen neurales Kommunikationspuzzle zusammen

Die Medizin in Europa schreitet schnellen Schrittes fort. Eine Forschergruppe aus Belgien trägt dazu bei, indem sie einen Mechanismus entdeckt hat, der die neurale Signalgebung über lange Zeiträume hinweg garantiert - ein Vorgang, der bei neurologischen Erkrankungen wie der Pa...

Die Medizin in Europa schreitet schnellen Schrittes fort. Eine Forschergruppe aus Belgien trägt dazu bei, indem sie einen Mechanismus entdeckt hat, der die neurale Signalgebung über lange Zeiträume hinweg garantiert - ein Vorgang, der bei neurologischen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit durcheinander gerät. Diese Entdeckung könnte dazu beitragen, in Zukunft Kommunikationsstörungen zwischen Gehirnzellen zu beseitigen. Die Resultate der Studie wurden in der Fachzeitschrift Cell veröffentlicht und teilweise durch zwei EU-Projekte finanziert: NEURORECYCLING und SYNAPSEFUNCTION.

Das vom Flanders Institut für Biotechnologie (VIB) in Belgien koordinierte Projekt NEURORECYCLING ("Maintaining neurotransmission: clathrin-mediated endocytosis and kiss-and-run") erhielt unter dem Sechsten Rahmenprogramm (RP6) der EU ein Marie-Curie-Stipendium in Höhe von 1,5 Mio. EUR, um unser Wissen über die Mechanismen des Vesikelrecyclings durch morphologische und funktionelle Analysen zu erweitern.

Das Projekt SYNAPSEFUNCTION ("Molecular studies of synaptic vesicle recycling in health and disease"), ebenfalls unter der Leitung des VIB, erhielt ein Stipendium des Europäischen Forschungsrats (ERC) in Höhe von 1,5 Mio. EUR. SYNAPSEFUNCTION wurde Anfang 2011 gestartet und untersucht neue Steuermechanismen an den Synapsen, die möglicherweise deren Formbarkeit regulieren.

Co-Autor Dr. Patrik Verstreken von der VIB-Abteilung für molekulare und Entwicklungsgenetik sowie Humangenetik an der Katholieke Universiteit Leuven entdeckte gemeinsam mit seinen Kollegen ein Enzym namens "Skywalker", das die sensible Balance in der Kommunikation steuert. Nach Ansicht der Experten könnten Störungen der neuralen Kommunikation beim Menschen neurodegenerative Erkrankungen auslösen.

"Ich hoffe, wenn wir enthüllen, wie Skywalker funktioniert, finden wir nicht nur mehr darüber hinaus, wie Neuronen miteinander kommunizieren, sondern können auch neue Diagnostiken und Therapien für neurologische Erkrankungen wie Parkinson entwickeln", erklärt Dr. Verstreken.

Die Auswirkungen von Hirnfunktionsstörungen bei Menschen sind immens. Mindestens 20% der Patienten leiden an geistigen Beeinträchtigungen, und rund 1 Milliarde leiden unter den Folgen von neurologischen Erkrankungen. Über 8% der im Westen lebenden Betroffenen benötigen Schmerzmittel.

Um eine Lösung für dieses Problem finden zu können, müssen die Forscher die neurale Kommunikation genauer verstehen. Die Kommunikation der Gehirnzellen findet an den Synapsen statt; Experten definieren sie als elektrische Signale, die durch Vesikel geleitet werden (kleine, von einer Membran umgebene Bläschen mit Signalstoffen). Setzt das Vesikel die Signalstoffe frei, wird eine andere Gehirnzelle aktiviert. Vesikel werden jedoch mehrmals verwendet, was zu einer Degradierung der Proteine führt, die sie brauchen, um ihre Funktion richtig durchzuführen. Somit ist auch die Freisetzung der Signalstoffe betroffen.

Wie jedoch können die Vesikel während des Recyclingprozesses einwandfrei funktionieren? In den meisten Zellen wurde ein zusätzlicher Schritt im Recyclingprozess über Endosome entdeckt. Die Vesikelproteine in diesen speziellen Zellkompartimenten sind sortiert, um die einwandfreie Funktion der recycelten Vesikel zu gewährleisten. Und genau hier setzen die Forschungen des Teams an: Sie fanden heraus, dass das Skywalker-Enzym diesen zusätzlichen Schritt steuert. Die Forscher testeten Fruchtfliegen, denen Skywalker fehlt, und kamen zu dem Schluss, dass dieser Mangel das Signal zwischen zwei Gehirnzellen verstärkt, und somit auch den Stresspegel der Fliegen.

Die Entdeckung der Verbindung zwischen Skywalker und den Signalen könnte zu neuen Behandlungsmethoden für neurologische Erkrankungen wie Parkinson führen. Bei Patienten, deren Parkinson-Erkrankung sich noch in einem frühen Stadium befindet, sind die Signale zwischen den Gehirnzellen sehr schwach.

Dr. Verstreken möchte diese Forschungen gerne fortführen. Er räumt jedoch ein, dass es schwierig sein wird zu bestimmen, wie genau die feine Balance erhalten werden kann, die die bestmögliche Kommunikation gewährleistet. Weitere Informationen unter: Flanders Institute for Biotechnology (VIB): http://www.vib.be/en/Pages/default.aspx Cell: http://www.cell.com/ Das NEURORECYCLING-Factsheet auf CORDIS finden Sie hier Das SYNAPSEFUNCTION-Factsheet auf CORDIS finden Sie hier Europäischer Forschungsrat: http://erc.europa.eu/ Externe Marie-Curie-Stipendien: http://cordis.europa.eu/mariecurie-actions/ext/home.html

Länder

Belgien