Neuroprotektion durch PDS und Mitochondrien

Die erworbene Epilepsie ist die häufigste Form der Epilepsie in der erwachsenen Bevölkerung. Die Krankheit wird durch eine Verletzung des Gehirns ausgelöst, gefolgt von einer längeren asymptomatischen Phase der Epileptogenese, in der neuronale Prozesse ablaufen, die das Gehirn so verändern, dass epileptische Anfälle auftreten können. Derzeit gibt es keine therapeutische Strategien, um die Entwicklung von Epilepsie zu verhindern. Die verfügbaren Behandlungen zielen somit darauf ab, die Anfälle zu kontrollieren; die Krankheit wird also nur symptomatisch behandelt. Dies ist bedauernswert, da die stille Phase der Epileptogenese ein potenzielles therapeutisches Fenster für Eingriffe zur Unterdrückung der Anfallsentwicklung darstellen würden. Allerdings sind die Mechanismen der Epileptogenese bislang nur ansatzweise bekannt Umfassende weitere Untersuchungen zu den zugrundeliegenden neuronalen Prozesse, die zur Entwicklung von Epilepsie führen sind also für die Entwicklung zukünftiger Therapiestrategien von entscheidender Bedeutung.Ein Kennzeichen der laufenden Epileptogenese sind interiktale Spikes (IS), die mittels EEG in Ableitungen von der Kopfhaut von Epilepsiepatienten nachgewiesen werden können. Man geht davon aus, dass IS durch synchrone elektrische Entladungen einer großen Gruppe von Neuronen verursacht werdenund dass diese Entladungen sogenannten paroxysmale Depolarisationsverschiebungen (PDS) entsprechen. Daten unserer vorausgegangenen Forschungsarbeit deuten darauf hin, dass PDS eine Stoffwechselumstellung auslösen, die bewirkt, dass neuronale Mitochondrien weniger Glukose und dafür mehr Glutamin verwerten, und dass diese Stoffwechselumstellung die Neuronen vor den schädlichen Auswirkungen einer neuronalen Hyperexzitabilität schützt, also eigentlich eine positive Rolle spielen. Das Verständnis der Details der PDS-induzierten Stoffwechselumstellung kann daher zu einer neuroprotektiven Strategie führen und möglicherweise Licht auf den Mechanismus der Epileptogenese werfen. In diesem Projekt werden wir den neuronalen Glukose- und Glutamin-Stoffwechsel mit Hilfe modernster Live- Cell-Mikroskopie und Metabolomics-Techniken im Detail untersuchen. Die gewonnenen Daten werden durch Messungen der neuronalen Aktivität und Lebensfähigkeitstests ergänzt. Die Forschung wird von Dr. Matej Hotka und einem Doktoranden gemeinsam an der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften in Krems an der Donau und dem Zentrum für Physiologie und Pharmakologie der Medizinischen Universität Wien (MUW) durchgeführt. Die Forschung wird in hohem Maße von der Expertise von Dr. Helmut Kubista und Dr. Stefan Boehm vom Zentrum für Physiologie und Pharmakologie der MUW, Dr. Thomas Koecher (Leiter der Metabolomics Core Facility am Vienna Biocenter) und Dr. Roman Romanov vom Zentrum für Hirnforschung der MUW profitieren. Der multidisziplinäre Ansatz dieses Forschungsprojekts wird zu Ergebnissen führen, die mehr Licht auf die Rolle von PDS bei der Epileptogenese werfen werden.