Sternförmige Gehirnzellen, die so genannten Astrozyten, könnten eine weitaus wichtigere Rolle bei der Entstehung von Krankheiten wie Alzheimer spielen als bisher angenommen. Wissenschaftler haben jetzt festgestellt, dass sie direkt an der Regulation der Durchblutung des Gehirns beteiligt sind.
Die Ergebnisse, über die die Wissenschaftler der Universität Rochester in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature Neuroscience berichten, könnten die Sicht auf Alzheimer und andere Hirnkrankheiten verändern, da diese bisher primär als Erkrankungen der Neuronen, nicht aber der Astrozyten galten.
„Viele Jahre lang wurden Astrozyten vor allem als ‚Haushälterzellen’ angesehen, die dazu beitragen, den Neuronen ein nährendes und gesundes Umfeld zu bieten“, erklärt Neurowissenschaftlerin Maiken Nedergaard, Professorin für Neurochirurgie. „In einer Krankheit wie Alzheimer, sind es vielleicht die Astrozyten selbst, die zuerst geschädigt werden. Aus welchem Grund auch immer üben sie ihren Job nicht mehr richtig aus und die Durchblutung nimmt ab. Das könnte zum Absterben der Neuronen führen, die von den Astrozyten abhängig sind und aus Nährstoffmangel ‚verhungern’.“
Entscheidende Rolle für den Blutdurchfluss
Die neuen Forschungen konzentrieren sich auf einem Prozess, der für die Gesundheit von Alzheimerpatienten, aber auch allen anderen Menschen entscheidend ist: Die schnelle Verteilung von vitalen Ressourcen wie Sauerstoff in unserem Körper. Das Gehirn, als der größte Verbraucher ist dabei besonders abhängig von gezielter und reichlicher Sauerstoffversorgung. Wenn ein Teil des Gehirns aktiv wird, sorgen Verteilermechanismen dafür, dass dieser mehr Blut erhält und damit auch mehr Ressourcen wie Sauerstoff.
Bisher galt daher unter Neurowissenschaftlern die Faustregel, dass je mehr Blut in einem Gehirnteil fließt, desto aktiver auch die Neuronen sein müssen. Sie bildet auch die Grundlage für die Interpretation von bildgebenden Verfahren wie der Positronenemissionstomographie (PET) oder der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI). „Wenn wir den Durchfluss messen, könnte es sein, dass wir nicht so sehr die Aktivität der Neuronen damit erfassen, sondern die der Astrozyten“, erklärt Nedergaard.
Tatsächlich haben neue Erkenntnisse der Forschergruppe um Nedergaard die bisherigen Annahmen in Zweifel gezogen. Studien der Wissenschaftler an Mäusen zeigen, dass Signale der Astrozyten die Arterien im Gehirn dazu bringen, sich zu erweitern und damit den Blutdurchfluss zu erhöhen. Die Forscher setzten für ihre Untersuchung eine lasergestützte Messmethode ein. Bei dieser wurden zunächst die Blutgefäße des Gehirns mit fluoreszierender Farbe markiert wurden, dann die Astrozyten mit einer speziellen Kalziumverbindung versetzt. Ein Laser aktivierte das Kalzium, ein weiterer diente dazu, die Verarbeitung des Kalziums durch die Astrozyten und damit ihre Aktivität zu überwachen.
Ursache oder Wirkung?
Diese neue Theorie wirft jedoch die Frage nach “Henne” oder “Ei” bei Patienten mit Alzheimer oder traumatischen Gehirnverletzungen auf, bei denen die Durchblutung von Gehirnteilen absinkt. Bei Alzheimer ist es bekannt, dass Neuronen im Laufe von einigen Jahren absterben. Als Diagnosemittel werden meist Hirnscans eingesetzt, bei denen die Ärzte aus abnehmendem Blutdurchfluss schließen, dass es in den betroffenen Regionen weniger Abnehmer für die transportieren Nährstoffe gibt und daher dort Neuronen abgestorben sein müssen.
Möglicherweise jedoch deuten die neuen Ergebnisse an, dass die abnehmende Durchblutung nicht die Folge, sondern vielleicht auch die Ursache für das Absterben der Gehirnzellen sein könnte. Nach Ansicht von Nedergaard ist die neue Rolle der Astrozyten nicht unbedingt so überraschend. Denn die Sternzellen stehen sowohl mit den Synapsen, den Verbindungen zwischen den Neuronen, als auch mit den Blutgefäßen im Gehirn in engem Kontakt. Teile der Astrozyten, die so genannten astrozytischen Endplatten, winden sich um nahezu alle Blutadern des Gehirns.
(University of Rochester Medical Center, 09.01.2006 – NPO)
