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Exzellenzcluster CECAD, Universität zu Köln
PRESSEMITTEILUNG
Astrid Bergmeister. CECAD PR & Marketing
Neue Perspektiven für Patienten mit Gehirnverletzungen – Kölner CECAD
Wissenschaftler entdecken Stoffwechselprozesse in entzündetem
Nervengewebe
Köln, 3. Dezember 2013. Neue Erkenntnisse über Stoffwechselprozesse in entzündetem
Nervengewebe bieten neue Perspektiven für viele Patienten mit einem Hirntrauma. Die
Forschungsergebnisse von Dr. Matteo Bergami. Exzellenzcluster CECAD an der
Universität zu Köln, in Kooperation mit einem internationalen Wissenschaftlerteam, öffnen
den Weg zu einem tieferen Verständnis der Prozesse, die in beschädigtem Nervengewebe
stattfinden, insbesondere in den sog. Astrozyten. Diese Zellen haben eine fundamentale
Rolle in der Unterstützung von neuronalen Funktionen und in der Regulierung der
Energiebilanz
Nervengewebe
des
Gehirns.
Die
Veränderungen
in
aktuelle
den
Studie
zeigt,
Mitochondrien
dass
der
Entzündungen
Astrozyten
und
im
die
Fragmentierung der Mitochondrien auslösen können. Die Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler identifizierten Schlüssel-Regulatoren, die es Astrozyten ermöglichen, die
Funktion des mitochondrialen Netzwerks auch während einer Entzündung aufrecht zu
erhalten – ein Zustand, der in der Regel mit Gehirnverletzungen sowie mit einer Reihe
anderer Erkrankungen des Gehirns verbunden ist.
In einem gemeinsamen Kooperationsprojekt konnten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler
der Exzellenzcluster aus Köln (CECAD) und München sowie von der Universität Bologna (Italien)
neue Einblicke in den Stoffwechselprozess von verletztem Gehirngewebe gewinnen. Der
Forschungs-Schwerpunkt liegt auf den sog. Astrozyten, Zellen im zentralen Nervensystem, die
den Energie-Stoffwechsel und die Funktion der Synapsen regulieren. Aufgrund ihrer wichtigen
physiologischen Funktion im gesunden Gehirn haben Wissenschaftler erforscht, wie Astrozyten
ihre Stoffwechselprozesse als Reaktion auf entzündetes Nervengewebe verändern. Diese
Entzündungen können durch akute Verletzungen, Schlaganfall oder neurodegenerative
Erkrankungen ausgelöst werden. Das verdeutlicht, dass es sich bei dem Ausfall der
Reaktionsfähigkeit der Astrozyten während einer Entzündung um einen essentiellen Aspekt bei
den meisten Erkrankungen des Gehirns handelt, der die Symptomatik verschlimmert und
möglicherweise auch die Neurodegeneration beschleunigt.
Bislang wurde angenommen, dass alle Zellen des Nervengewebes in der Region der Verletzung
in gleicher Weise auf akute Hirntraumata reagieren. Dr. Bergami und sein Wissenschaftlerteam
entdeckten nun, dass Astrozyten innerhalb verschiedener Zonen der Verletzung unterschiedlich
auf entzündliche Prozesse reagieren. Diese Reaktionsfähigkeit beeinflusst insbesondere die
Funktion der Mitochondrien, den ‘Kraftwerken der Zelle’.
Die Funktion der Mitochondrien ist von zwei verschiedenen Dynamiken abhängig: Fusion und
Fission. Diese beiden Reaktionen sind der Schlüssel für die Aufrechterhaltung der
mitochondrialen Architektur und Funktion. Eine fehlerhafte Regulation der mitochondrialen
Dynamik resultiert in einer Störung der Mitochondrienfunktion, die wiederum zu Zellalterung führt
und eine Reihe von neurodegenerativen Erkrankungen auslösen kann.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten zeigen, dass die Mitochondrien der
Astrozyten im Zentrum der verletzten, stark entzündeten Hirnregion eine Beschleunigung der
Tendenz zur Fission aufweisen, die zu ihrer Fragmentierung führt. Im Gegensatz dazu
verschmelzen viele der Mitochondrien in den umgebenden Bereichen.
Darüber hinaus entdeckten die Wissenschaftler einen entscheidenden Stoffwechselprozess, der
die Mitochondrienfunktion der Astrozyten reguliert. Dr. Bergami und sein Team konnte beweisen,
dass die sog. Autophagie, ein Prozess der Selbstverdaung von Zellbestandteilen, die
Aufrechterhaltung der Mitochondrien-Struktur gefährdet. Im Gegensatz zu Neuronen überleben
Astrozyten überraschenderweise auch bei einer akuten Entzündung. Die neue Studie zeigt, dass
Autophagie der wichtigste Mechanismus in der Widerstandskraft ist. Wenn die Autophagie
abnimmt, verlieren Astrozyten ihre Fähigkeit ihr Mitochondrien-Netzwerk zu regenerieren – das
führt zum Zelltod der Astrozyten.
Obwohl die Reorganisation von Stoffwechselprozessen, die durch Entzündungen ausgelöst
werden, hinter den Einfluss der Mitochondrien zurücktritt, zeigen diese Erkenntnisse deutlich,
dass die Mitochondrienfunktion essentiell für das Überleben der Astrozyten ist. Darüberhinaus
konnten Dr. Bergami und sein Team neue Erkenntnisse gewinnen, die ein besseres Verständnis
von der Reaktion der Gehrinzellen in entzündlichen Prozessen ermöglichen. Eine weitere
Spezifizierung dieser Stoffwechselprozesse wird zukünftig den Wissenschaftlern ermöglichen,
Neurone vor dem Zelltod durch akute oder chronische Entzündungen zu schützen. Das wird
möglicherweise die Entwicklung neuer Therapien initiieren, um neue Perspektiven für Patienten
mit Hirntrauma oder Schlaganfall zu finden, mit dem Ziel, die Hirnfunktion zu erhalten und die
Lebensqualität der Patienten zu verbessern.
Kontakt:
Dr. Matteo Bergami
Exzellenzcluster CECAD, Universität zu Köln
Tel. +49 (0) 221 478 841 71
[email protected]
Astrid Bergmeister
Leiterin CECAD PR & Marketing
Tel. + 49 (0) 221-478-84043
[email protected]