Mausstudie zeigt, wie Sportnebenprodukt Neuronen vor Trauma schützt
Laut einer neuen Mausstudie eines schweizerischen und saudischen Wissenschaftlerteams kann Laktat, ein Abfallprodukt, das nach intensiver Belastung im Gehirn und in den Muskeln nach intensiver körperlicher Betätigung entsteht, Neuronen vor Schäden durch akute Traumata wie Schlaganfall oder Rückenmarksverletzung schützen.
Wenn eine Person an einem Schlaganfall oder einer Rückenmarksverletzung leidet, erfahren die Nervenzellen eine Exzitotoxizität oder eine übermäßige Stimulation. Dieser äußerst schädliche Prozess ist auch mit fortschreitenden neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit verbunden, so die Autoren.
Während der Exzitotoxizität gehen NMDA-Rezeptoren auf Hochtouren und überwältigen das Zielneuron mit einer Flut elektrischer Signale. NMDA-Rezeptoren interagieren mit dem Neurotransmitter Glutamat und sind ein wichtiges Ziel in Forschung und Medizin, da sie an einer Reihe von Erkrankungen beteiligt sind, darunter Epilepsie, Schizophrenie, Parkinson und Alzheimer.
Diese Flut elektrischer Signale führt zu einer Ansammlung von Kalziumionen im Neuron, die toxische biochemische Pfade auslösen, die es letztendlich beschädigen oder töten können. Daher ist es von größter Bedeutung, dass eine Person mit Schlaganfall oder Rückenmarksverletzung so schnell wie möglich behandelt wird, um einen übermäßigen Tod von Neuronen zu vermeiden.
Die Forscher stellten fest, dass frühere Untersuchungen gezeigt haben, dass Laktat, ein Abfallprodukt des Glukosestoffwechsels, Neuronen vor Exzitotoxizität schützen kann, aber genau wie dies geschieht, ist bis jetzt ein Rätsel geblieben.
In der neuen Studie untersuchten das Team der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) und der King Abdullah Universität für Wissenschaft und Technologie die Auswirkungen von Glutamat auf kultivierte Neuronen aus dem Gehirn von Mäusen. Sie verwendeten eine neue, nicht-invasive Bildgebungstechnik namens digitale holographische Mikroskopie.
Die Wissenschaftler testeten dann die Auswirkungen von Glutamat auf die Mausneuronen mit und ohne Laktat. Die Ergebnisse waren signifikant: Glutamat tötete 65 Prozent der Neuronen, aber mit Laktat sank diese Zahl auf 32 Prozent.
Die Forscher wollten dann genau bestimmen, wie Laktat Neuronen schützt. Durch die Verwendung verschiedener Rezeptorblocker an den Mausneuronen stellten sie fest, dass Laktat die Produktion von ATP, dem Energiemolekül der Zelle, auslöst.
ATP wiederum bindet und aktiviert einen anderen Rezeptortyp im Neuron, der eine komplexe Kaskade von Abwehrmechanismen aktiviert. Infolgedessen kann das Neuron der Flut von Signalen vom NMDA-Rezeptor standhalten.
Die Ergebnisse verbessern unser Verständnis der Neuroprotektion erheblich, so die Autoren, was zu verbesserten pharmakologischen Behandlungen führen kann, um irreparable Schäden durch Schlaganfall, Rückenmarksverletzung und andere Traumata zu vermeiden.
Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte.
Quelle: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
