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Entzündungsprozesse im Gehirn

05.09.2016

Neurodegenerative Erkrankungen, wie zum Beispiel MS, stehen häufig im Zusammenhang mit Entzündungsprozessen im Gehirn. Die Folgen können Gedächtnisstörungen und weitere Beeinträchtigungen der kognitiven Fähigkeiten sein.

Wissenschaftler aus Graz haben nun vor kurzem herausgefunden, dass im Gehirn ein Enzym in den Sternzellen, den sogenannten Astrozyten (siehe Faktenbox), eine wesentliche Rolle bei diesen Prozessen spielen könnte. Bei MS greifen bestimmte körpereigene Zellen die Myelinschicht der Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark an. Die Zerstörung dieser Schicht hat zur Folge, dass elektrische Impulse nicht störungsfrei weitergeleitet werden können und somit unter anderem zu kognitiven Beeinträchtigungen führen. Hervorgerufen und in ihrer Wirkung verstärkt werden diese Prozesse durch verschiedene biochemische Botenstoffe.

Forscher des Instituts für Molekulare Biowissenschaften an der Karl-Franzens-Universität Graz haben im Rahmen ihrer aktuellen Forschung entdeckt, dass dabei das Enzym Monoglyzerid-Lipase (MGL) eine wesentliche Rolle spielen könnte. MGL setzt durch Spaltung des Fettes Arachidonyl-Glyzerol Arachidonsäure frei. Die Arachidonsäure ihrerseits dient wiederum als Ausgangsstoff für die Bildung sogenannter Prostaglandine (siehe Faktenbox), die letztlich für das Auslösen verschiedenster entzündlicher Prozesse im Körper mitverantwortlich sind.

Arachidonyl-Glyzerol wiederum ist biochemisch ein sogenanntes Endocannabinoid (siehe Faktenbox), das im Gehirn an die gleichen Rezeptoren wie z.B. Cannabis andockt und dadurch entzündungshemmend wirkt. Wird MGL durch gentechnische Methoden im gesamten Organismus gezielt ausgeschaltet, bleibt das Fett in seiner Struktur erhalten und hemmt dadurch die Entzündung. Allerdings führt die dadurch erhöhte Glyzerol-Konzentration im Körper zu den durch übermäßigen Cannabiskonsum bekannten Nebenwirkungen: verminderte Bewegungsfähigkeit und -koordination. Die Grazer Wissenschaftler konnten nun zeigen, dass Astrozyten (siehe Faktenbox) maßgeblich an der Freisetzung von Arachidonsäure für die Entzündungsprozesse des Gehirns  beteiligt sind. Dazu haben die Forscher sowohl in der Zellkultur als auch am Tiermodell die Funktion des Enzyms MGL in diesen Zellen exklusiv blockiert. Laut dem Studienleiter Dr. Gernot Grabner zeigen die jüngst veröffentlichten Ergebnisse, dass durch die MGL-Inaktivierung das Gehirn vor Entzündungen maßgeblich geschützt werden kann und zugleich die Nebenwirkungen ausbleiben, die bei einer Blockade des Enzyms im gesamten Gehirn entstehen.

Die Grazer Wissenschaftler vermuten, dass darauf basierend ein Herunterfahren der Entzündungsreaktionen im Gehirn prinzipiell auch unter MS vorstellbar wäre. Die fortlaufende Zerstörung der Myelinschicht der Nervenzellen im Gehirn könnte somit möglicherweise eingegrenzt werden. Eine derzeit noch in Planung befindliche Untersuchung soll nun zeigen, durch welche Substanzen MGL in den Astrozyten gezielt blockiert werden könnte. Dass Astrozyten im Kontext der MS möglicherweise eine Schlüsselstellung einnehmen, konnten bereits Wissenschaftler der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) zeigen: Im Vergleich zur Grazer Studie konnten die Forscher darlegen, dass Astrozyten durchaus auch die Regeneration der Nervenzellen positiv beeinflussen können.

 

Faktenbox:

Astrozyten sind Zellen des zentralen Nervensystems (ZNS), aufgrund ihres mikroskopischen Aussehens auch Sternzellen genannt. Die Zellen sind u. a. an dem Nährstofftransport und der Flüssigkeitsregulierung an der Blut-Hirn-Schranke beteiligt und stehen in direkter Interaktion zwischen Neuronen und Blutgefäßen.

Prostaglandine sind von der Arachidonsäure abgeleitete Lokalhormone. Sie spielen eine Rolle bei der lokalen Schmerzvermittlung (Schmerzmediatoren) und sind außerdem für die Wirkung von Hormonen, sowie bei integrativen Funktionen wie der Entstehung von Fieber bei Entzündungsprozessen mitverantwortlich.

Endocannabinoide sind Cannabis-ähnliche Substanzen, die vom Körper selbst produziert werden. Sie sind Teil des sogenannten endogenen Cannabinoid-Systems, das für die Wirkung der Cannabinoide im Organismus verantwortlich ist.

 

Referenzen und weiterführende Informationen:

Eichmann TO1, Farzi A4, Gao Y3, Grabner GF1, Holzer P4, Lass A1, Radner FP1, Schweiger M1, Taschler U1, Tschöp MH3, Wagner B2, Yi CX5, Zimmermann R6, Zinser E2: Deletion of Monoglyceride Lipase in Astrocytes Attenuates Lipopolysaccharide-induced Neuroinflammation. J Biol Chem. 2016 Jan 8; 291(2):913-23. doi: 10.1074/jbc.M115.683615. Epub 2015 Nov 12. (Englisch)

Bauer, K., Baumgärtner, W., Berger, K., Gudi, V., Hackstette, D., Kipp, M.,  Pul, R., Skripuletz, T., Stangel, M., Voss, E.: Astrocytes regulate myelin clearance through recruitment of microglia during cuprizone-induced demyelination. (24.12.2012),
DOI: http://brain.oxfordjournals.org/content/136/1/147 (Englisch)

 

 

 

 

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