Unser Gehirn – ein sensibles Signalnetzwerk

Unser Gehirn – ein sensibles
Signalnetzwerk
Ein Griff nach dem Bleistift – bei dieser einfachen Bewegung muss ein kompliziertes Signalnetzwerk
von Nervenzellen in unserem Körper einwandfrei funktionieren. Wie empfindlich das Netzwerk ist
und welche Konsequenzen Schäden haben, zeigt sich bei neurologischen Krankheiten wie Parkinson
und Chorea Huntington, bei denen Nervenzellen absterben. Welche Substanzen schützen unsere
Nervenzellen? Wie entwickeln sich Nervenzellen aus Stammzellen und kann man diese Stammzellen
für die Therapie von Nervenkrankheiten einsetzen?
Morbus Parkinson
Substantia nigra
Das Nervensystem
Unser Nervensystem ist der Teil des menschlichen Körpers, welcher der Reizwahrnehmung, der Reizleitung, der Reizverarbeitung
und der Reaktionssteuerung dient. Es bildet
den Regelkreis des Verhaltens auf äussere und
innere Reize und besteht aus vernetzten Nervenzellen, den sogenannten Neuronen, sowie aus
Gliazellen. Die Hauptaufgabe von Nervenzellen
besteht darin, Signale weiterzuleiten und mit
anderen Nervenzellen zu kommunizieren. Man
weiss heute, dass eine Nervenzelle bis zu
10.000 Verbindungen zu anderen Nervenzellen unterhalten kann. Die Signalübertragung
zwischen Nervenzellen wird durch Neurotransmitter (z. B. Dopamin) ermöglicht. Mehr als 100
Milliarden Nervenzellen sind in unserem
Gehirn zu finden.
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Wenn unser Nervensystem geschädigt ist,
können komplexe neurologische Krankheiten
wie zum Beispiel Morbus Parkinson entstehen.
Morbus Parkinson ist eine sich langsam
entwickelnde neurologische Erkrankung, die
auch als Schüttellähmung bezeichnet wird.
Sie hat ihre Ursache in einer Veränderung des
Mittelhirns, das eine wichtige Stellung in der
Steuerung unserer Bewegungsabläufe einnimmt. Der Ursprung der Veränderung liegt
in der Substantia nigra, einer Struktur im Mittelhirn, in der Dopamin-produzierende Nervenzellen absterben. Dopamin ist ein Botenstoff,
der die Vorstellung einer Bewegung vermittelt,
bevor sie umgesetzt wird. Ist zu wenig Dopamin
vorhanden, wird die Signalübertragung an das
Striatum, ein Bereich des Grosshirns, der mit
der Substantia nigra verbunden ist, nicht mehr
ausreichend weitergeleitet. Dieser Dopaminmangel verursacht letztlich eine Muskelstarre
und führt zu dem für die Patienten typischen
Muskelzittern sowie zu einer allgemeinen
Bewegungsarmut. In den meisten Fällen tritt
die Parkinson-Krankheit im Alter von 50 bis 60
Jahren auf – doch erste Anzeichen, wie zum
Beispiel das reduzierte Mitschwingen eines
Armes beim Laufen, zeigen sich meist erst,
wenn 50 bis 60 Prozent der Dopamin-produzierenden Zellen bereits zerstört sind. Die Ursachen
für diese Zerstörung sind noch nicht bekannt.
Eine Operation am Gehirn kann lediglich die
Symptome mildern, aber nicht die Zerstörung
der Nervenzellen aufhalten. Medikamente
können zwar die Lebensqualität der Patienten
verbessern, die zerstörten Zellen jedoch nicht
wieder regenerieren.
Stammzellen in der Behandlung
von neurologischen Erkrankungen
Das grosse Potenzial der Stammzellen liegt
darin, dass sie sich in eine Vielzahl von Zelltypen
ausdifferenzieren können. Im Idealfall könnte
man mit ihnen neue, intakte Zellen generieren
und damit die Krankheit bekämpfen. Im Fall der
Erkrankung Morbus Parkinson ist das Ziel,
Dopamin-produzierende Zellen zu generieren,
welche den betroffenen Patienten transplantiert werden können. In der Forschung unterscheidet man zwischen adulten Stammzellen,
die sich nicht zu Nervenzellen entwickeln
können, und embryonalen Stammzellen, welche
pluripotent sind, sich also zu jedem Zelltyp entwickeln können. Zudem unterscheidet man
fetale Stammzellen, die je nach Alter multipotent sind und daher in ihrer Möglichkeit der
Differenzierung zwischen embryonalen und
adulten Stammzellen liegen. Um Therapien
gegen Krankheiten wie Morbus Parkinson zu
entwickeln, sind Forscher daher auf fetale und
embryonale Stammzellen angewiesen.
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Humane embryonale Stammzellen :oben
Neuronale Tochterzellen :unten
Forscher versuchen mit Hilfe von bestimmten Proteinen, den neuronalen Wachstumsfaktoren, die Differenzierung der Stammzellen zu
steuern. Diese Wachstumsfaktoren spielen bei
der Entwicklung des zentralen Nervensystems
eine wichtige Rolle, da sie neuronales Wachstum
und Differenzierung kontrollieren und koordinieren.
Neueste Studien mit dem Wachstumsfaktor
GDNF (Glial Cell Line-Derived Neurotrophic
Factor), der die morphologische Differenzierung dopaminhaltiger Nervenzellen stimuliert,
zeigten erste Erfolge. Nicht nur der Abbau
Dopamin-produzierender Zellen konnte verhindert werden, es verbesserten sich zudem
die Krankheitssymptome der Versuchstiere und
die Dopamin-haltigen Nervenzellen wuchsen
schneller und besser.
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BE29:
Unser Gehirn – ein
sensibles Signalnetzwerk,
Prof. Dr. Hans Rudolf Widmer,
Neurochirurgische Klinik,
Inselspital,
Universitätsspital Bern