Herzinfarkt- un Herzschwächepatienten - deutlich effizientere Therapieanwendungen und Verfahren

Medizin am Abend Berlin: Was passiert im Herz nach einem Infarkt oder einer Entzündung?

Nach einer Schädigung des Herzmuskels, beispielsweise durch Herzinfarkt oder Herzmuskelentzündung bedingt, laufen Reparatur- und Heilungsvorgänge im Herzmuskel an. Wie diese genau ablaufen, war bislang noch unbekannt. Forschern des Deutschen Zentrums für Herzinsuffizienz (DZHI) und der Nuklearmedizin des Universitätsklinikums Würzburg ist es jetzt gelungen, die Zellen abzubilden, die nach der Organschädigung wichtige Funktionen einnehmen. Damit kann die Prognose für die Entwicklung einer Herzschwäche, die dem Infarkt oder der Entzündung zumeist folgt, genauer und besser durchgeführt werden. Für Herzschwächepatienten verspricht dies deutlich effizientere Therapieanwendungen und Verfahren. 

 

Entzündungsprozesse am Herzens mittels nuklearmedizinischer Verfahren dargestellt (DOTATOC-PET/CT). Die Pfeile zeigen auf die Entzündungsaktivität in der Herzscheidewand (Pfeile).
DZHI/Bauer.


„Die Heilungsprozesse nach einem Herzinfarkt oder einer Entzündung des Herzmuskels sind größtenteils noch nicht verstanden“, erklärt Professor Wolfgang Bauer, der am Würzburger Universitätsklinikum den Schwerpunkt Kardiale Magnetresonanztherapie und Klinische Elektrophysiologie leitet. Der Kardiologe und Physiker beschäftigt sich mit bildgebenden Verfahren in der Inneren Medizin, mit denen Krankheitsursachen und -verläufe erforscht werden. „Wir möchten herausfinden, was nach der Schädigung des Herzmuskels mit und in dem Organ passiert. 

• Denn bislang spekulieren wir noch, dass gestörte oder überschießende Prozesse zu einer dauerhaften Verschlechterung der Herzleistung und damit zur Herzinsuffizienz führen.“

Der Grund, warum man beim Patienten so wenig über die Heilung nach Schädigung des Herzens weiß, liegt daran, dass es keine einfachen Verfahren gibt, die relevanten physiologischen Vorgänge zu erfassen. 

• Blutwerte sind zu ungenau, Biopsien – also die Entnahme von kleinen Gewebestücken – sind für die Patienten zu belastend und es kann auch sein, dass man nicht das betroffene Areal findet oder trifft. 

Den Würzburger Medizinern Dr. Reiter und Dr. Lapa aus der Forschungsgruppe um Professor Bauer ist es jedoch gelungen, die Entzündungsvorgänge im menschlichen Herzen direkt darzustellen: 

Ihre Verfahren und Ergebnisse publizierten sie in den international renommierten Fachmagazinen International Journal of Car-diology und dem European Heart Journal.

Die Forscher nutzen nuklearmedizinische Verfahren in Kombination mit der Kernspintomographie, um die Zellen und Umbauvorgänge während der Entzündung im Herzen abzubilden. 

„Zunächst musste die Gruppe molekulare Spürsonden entwickeln, die die Entzündungszellen sichtbar machen. Das gelang den Forschern Dr. Li und Prof. Samnick mit einer radiochemischen Methode, bei der molekulare Strukturen auf der Oberfläche von Immunzellen markiert werden. 

Das Ausmaß der Gewebeschädigung im Herzen wurde mit der Kernspintomographie dargestellt. Dabei kann man z.B. das Gewebewasser, das bei einer Entzündung vermehrt ist, oder abgestorbene Zellengruppen sehen.

• Durch die Kombination der nuklearmedizinischen Technik mit der Kernspintomographie war es uns letztendlich möglich, erstmals bei Patienten das Ausmaß der Schädigung des Herzmuskels nach einem Infarkt darzustellen“, erklärt Prof. Bauer.

• Für Herzinfarkt- und Herzschwächepatienten sind diese Detaileinblicke in den Krankheitsverlauf von immenser Bedeutung. Denn ihre Herzerkrankung kann künftig wesentlich genauer diagnostiziert und dementsprechend schneller spezifisch behandelt werden.

Publikationen:
Lapa C & Reiter T et al: Imaging of myocardial inflammation with somatostatin receptor based PET/CT – A comparison to cardiac MRI. Int J of Cardiology 194 (2015) 44 -49.

Reiter T &. Lapa C et al: Detection of cardiac sarcoidosis by macrophage-directed somatostation receptor 2-based positron emission tomography/computed tomography. Eur. Heart J (36) 2015, http://dx.doi.org/10.1093/eurheartj/ehv278


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Sabine Kluge
Universitätsklinikum Würzburg
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Neurodegenerativen Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson, ALS und Huntington

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Warum Nervenzellen sterben

In Hirnzellen von Patienten mit der Alzheimer- oder Huntington-Krankheit können Mediziner und Forscher unter dem Mikroskop Proteinverklumpungen, auch Aggregate genannt, sehen. Dass diese Aggregate zum Tod der Nervenzellen beitragen, wird schon lange vermutet. Wie Science jetzt berichtet, haben Forscher um Mark Hipp und Ulrich Hartl vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried gezeigt, dass der Ort der Aggregate innerhalb der Zelle ihr Überleben beeinflusst. Während Proteinklumpen im Zellkern die Zellfunktion kaum beeinflussen, stören sie im Zellplasma wichtige Transportwege zwischen Zellplasma und Zellkern. Dies führt langfristig zum Tod der Zellen und Voranschreiten der Krankheit. 

 
 Damit Proteinaggregate (rot) in den Zellen unter dem Mikroskop sichtbar sind, müssen sie angefärbt werden. Zellkerne wurden blau, und mRNAs, die Bauanleitung für Proteine, wurden grün angefärbt.
Andreas Woerner © MPI für Biochemie
 
Proteine bestehen aus langen Aminosäureketten und funktionieren in Zellen wie kleine Maschinen.

Um ihre Arbeit aufnehmen zu können, müssen die Proteine eine vorgegebene dreidimensionale Struktur annehmen. In gesunden Zellen gibt es eine Vielzahl von Faltungshelfern und eine umfangreiche Qualitätskontrolle.  
Falsch gefaltete Proteine werden entweder repariert oder schnell abgebaut. 

• Geschieht dies nicht oder nicht ausreichend, können Proteine mit sich selbst oder anderen Proteinen zu Aggregaten verklumpen und die Zellen schädigen.

Bei neurodegenerativen Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson, ALS und Huntington scheinen solche Proteinaggregate für das Absterben von Nervenzellen mit verantwortlich zu sein.

Wie diese Verklumpungen die Zellen schädigen ist bis heute nicht geklärt. Deshalb wurde 2013 das ToPAG-Konsortium (www.topag.mpg.de) ins Leben gerufen, ein Zusammenschluss verschiedener Expertengruppen, die diesem Rätsel auf der Spur sind. Erste Erfolge können jetzt vermeldet werden. So zeigen Wissenschaftler im Labor von Ulrich Hartl, ein weltweit bekannter Experte für Proteinfaltung, dass es für das Überleben der Zelle entscheidend ist, wo sich die Aggregate innerhalb der Zelle befinden.

Um dies herauszufinden haben die Forscher, zusammen mit den Forschungsgruppen von Konstanze Winklhofer und Jörg Tatzelt an der Ruhr-Universität Bochum, ein künstlich hergestelltes Protein und das für die Huntington Krankheit verantwortliche Protein Huntingtin in Zellkulturen getestet. Beide Proteine lagern sich von allein zu großen Proteinklumpen zusammen. „Interessanterweise bildet dasselbe Protein im Zellplasma besser lösliche, aber für die Zelle giftigere Aggregate als im Zellkern“, erklärt Mark Hipp, Forschungsgruppenleiter in der Abteilung von Ulrich Hartl und Leiter der Studie. 

• Proteinverklumpungen im Zellplasma verhinderten den Transport von RNA und richtig gefalteten Proteinen zwischen Zellkern und Zellplasma. Weil die Aggregate klebrige Eigenschaften haben, werden aus der Zelle lebensnotwendige Proteine weggefangen.

 „Wir haben in den Aggregaten im Zellplasma wichtige Bestandteile der zellulären Transportmaschinerie gefunden.

Das hat zu Folge, dass die Bestandteile für einen funktionierenden Kerntransport dann fehlen, ungefähr so, als wenn Teile einer Maschine fehlen.

Dann kann diese auch nicht im Ganzen funktionieren. Vermutlich ist das die Ursache für den geschädigten Transportweg“, erklärt Andreas Wörner, Erstautor der Studie. 

• Wenn die Bauanleitung der Proteine, die RNA, aus dem Zellkern nicht in das Zellplasma gelangen kann, können dort auch keine Proteine mehr hergestellt werden und die Zelle geht zugrunde. 

 Warum die Aggregate, die sich direkt im Zellkern befinden die Nervenzellen weniger schädigen kann nur vermutet werden. Laut Studie scheint das Kernprotein NPM1 dabei eine zentrale Schutzfunktion auszuüben.

„Die Ergebnisse der Studie bringen uns Forscher und Mediziner ein großes Stück weiter“, fasst Mark Hipp zusammen. „Denn wenn wir wissen, welche Schäden die Aggregate verursachen, können wir in Zukunft passendere Gegenmaßnahmen entwickeln.“

Originalpublikation:
A. C. Woerner, F. Frottin, D. Hornburg, L. R. Feng, F. Meissner, M. Patra, J. Tatzelt, M. Mann, K. F. Winklhofer, U. Hartl, M. S. Hipp: Cytoplasmic protein aggregates interfere with nucleo-cytoplasmic transport of protein and RNA. Science, 8. Januar 2016
DOI: 10.1126/science.aad2033

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Dr. Mark Hipp
Abteilung für Zelluläre Biochemie
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Dr. Christiane Menzfeld
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Autophagozytose: Zelluläre Abfallverwertung in den Zellen: Atg1 und Atg9

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Der zelluläre Müllbeutel

Bei der Autophagozytose, dem Prozess der Abfallverwertung in den Zellen werden molekularen Müllbeutel hergestellt. Wie jetzt in Nature Communications berichtet, haben Wissenschaftler vom Max-Plack-Institut für Biochemie in Martinsried einen molekularen Klebstoff entdeckt, der das Ausgangsmaterial für die Müllbeutel, kleinen Fettbläschen, zusammenklebt. 

Die Autophagozytose hilft Krebszellen eine Chemotherapiebehandlung zu überleben. 

Deshalb könnte ein den Wissenschaftlern bekannter Hemmstoff für den molekularen Kleber die Grundlage für eine neue Krebs-Therapie sein. 

 
Zwei Atg9-Fettbläschen (orange), werden durch den Atg1-Kinasekomplex (blau) verbunden. Diese Fettbläschen sind das Ausgangsmaterial für zelluläre Müllbeutel.
 
Autophagozytose ist ein wichtiger Prozess der zellulären Abfallverwertung. 

• Dieser liefert ungewünschtes oder geschädigtes Material aus dem Zellplasma an das Lysosom, die Recyclinganlage der Zellen. Dafür werden besondere Müllbeutel, sogenannte Autophagosomen hergestellt, die den Abfall erkennen, einschließen und an die Recyclinganlage weiterleiten. 

Für die Herstellung dieser speziellen Müllbeutel sind zwei Eiweißkomponenten notwendig. Eines ist Atg9, ein Membraneiweiß, das in kleinen Vesikeln, eine Art Fettbläschen, eingelagert ist, die das Ausgangsmaterial für den Autophagosom-Müllbeutel bilden. 

Die zweite Komponente ist der Atg1-Kinasekomplex, ein großer Eiweißkomplex, der aus fünf Untereinheiten besteht. Die Wissenschaftler haben jetzt herausgefunden, wie die beiden Komponenten an der Herstellung des Autophagosoms beteiligt sind.

Die Wissenschaftler haben das Ausgangsmaterial für die Müllbeutel, die künstliche Atg9-Vesikel im Reagenzglas hergestellt. “Durch die Zugabe vom Atg1-Kinasekomplexes konnten wir zeigen, dass ein Atg1-Kinasekomplex zwei Atg9-Moleküle bindet und somit wie eine Art Klammer funktioniert und zwei Atg9-Vesikel miteinander verknüpft“ erklärt Yijian Rao aus dem Team von Thomas Wollert, Leiter der Abteilung Molekulare Membran- und Organell-Biologie.

Wenn kein Müll vorhanden ist, können zwei Untereinheiten des Atg1-Kinasekomplexes die Atg9-Bindungsstelle blockieren und so das Verknüpfen der Vesikel verhindern. Dann können keine Autophagosom-Müllbeutel entstehen. „Das heißt, das Verknüpfen der Membranen und die Herstellung des Müllbeutels wird durch die verschiedenen Untereinheiten der Atg1-Kinase kontrolliert“, erklärt Rao weiter.

Entscheidend für eine spätere medizinische Anwendung der Forschungsergebnisse ist ein kleines Peptid mit therapeutischem Potential. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass ein bestimmtes Peptid den Atg1-Kinasekompex in Hefezellen hemmt.

Da Atg1 und Atg9 sowohl in Hefezellen als auch in menschlichen Zellen vorkommt, gehen die Wissenschaftler davon aus, dass ein ähnlicher Wirkstoff die Autophagozytose in menschlichen Zellen hemmen kann. 

• Krebszellen nutzen die Autophagozytose, um eine Chemotherapiebehandlung zu überleben. Heutige Krebsmedikamente verursachen die Schädigung der Krebszellen, damit sie sterben. Leider werden bei dieser Behandlung nicht nur Krebszellen, sondern auch gesunde Zellen von den Medikamenten geschädigt.

Eine Möglichkeit, die Krebszellen empfindlicher zu machen, ist die Hemmung ihrer Autophagozytose. 

„Der Hemmstoff des Autophagozytose-Klebstoffes verhindert die Herstellung der Müllbeutel und stoppt die Autophagozytose sehr spezifisch. 

Dieses Peptid könnte die Grundlage für die Entwicklung eines Antikrebsmedikamentes sein oder die Effektivität eines heutigen Chemotherapie-medikamentes verbessern“, fasst Rao zusammen.

Originalpublikation:
Rao, Y., Perna, M.B., Hofmann, B., Beier, V., Wollert, T.: The Atg1-kinase complex tethers Atg9-vesicles to initiate autophagy. Nature Communications, Januar 12, 2016
Doi: 10.1038/NCOMMS10338

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Dr. Thomas Wollert
Molekulare Membran- und Organell-Biologie
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Pneumokokken (Streptococcus pneumoniae): 94 Serotypen

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Freund oder Feind: Dem Geheimnis der Pneumokokken auf der Spur

Wissenschaftler aus zehn Ländern veröffentlichten ein neues, umfassendes Fachbuch über die Ausbreitung, Antibiotikaresistenz und molekularen Mechanismen der Interaktion von Pneumokokken mit dem Menschen. Das englischsprachige, 460-seitige Standardwerk „Streptococcus pneumoniae – Molecular Mechanisms of Host-Pathogen Interactions“ entstand unter leitender Beteiligung des Greifswalder Infektionsforschers Prof. Dr. Sven Hammerschmidt. Es wurde im ELSEVIER Verlag herausgeben. Das Fachbuch richtet sich nicht nur an Pneumokokken-Forscher, sondern insbesondere auch an Epidemiologen, Vakzineforscher, Pneumologen, Medizinische Mikrobiologen und interessierte Infektionsforscher. 

 
 Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Streptococcus pneumoniae (Pneumokokken) bei der Anheftung und Invasion in humane Epithelzellen.Bildquelle: Prof. Manfred Rohde (Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig) | Prof. Sven Hammerschmidt (Greifswald)


Pneumokokken können symptomlos die oberen Atemwege bereits von Kleinkindern besiedeln und begleiten uns so bis ins hohe Lebensalter. Gefürchtet sind Pneumokokken aber vor allem als Verursacher schwerwiegender Ateminfektionen wie der ambulant erworbenen Lungenentzündung und invasiver Erkrankungen, wie der Sepsis und Hirnhautentzündung.

Die Vorbeugung und Therapie bereitet auch nach über 100 Jahren intensiver Forschung und vorhandener Impfstoffe weiterhin große Probleme.

• Pneumokokken (Streptococcus pneumoniae) sind Bakterien, die asymptomatisch die oberen Atemwege des Menschen besiedeln. 

Diese humanspezifischen bakteriellen Erreger haben aber andererseits auch ein hohes Potenzial, lokale Infektionen und schwerwiegende invasive Infektionen zu verursachen, die oftmals tödlich verlaufen. Die bekanntesten von Pneumokokken verursachten lokalen Entzündungen sind die Mittelohrentzündung und die Nasennebenhöhlenentzündung.

Gefürchtet sind die von Pneumokokken als die häufigsten Erreger der ambulant erworbenen Lungenentzündung (Pneumonie), der Sepsis und durch ihre Fähigkeit die Blut-Hirn-Schranke zu überqueren und eine bakterielle Hirnhautentzündung (Meningitis) auszulösen.

So sind sie auch heute noch, trotz Antibiotika und vorhandener Impfstoffe, verantwortlich für eine hohe Sterblichkeitsrate besonders bei Kleinkindern und Menschen über 65 Jahren mit weltweit bis zu 1,5 Millionen Toten pro Jahr. Die Behandlung von Pneumokokken-Infektionen mit Antibiotika wird zunehmend durch die Antibiotikaresistenzen der Pneumokokken erschwert, die auf natürliche Art und Weise Fremd-DNA aufnehmen können und so eine hohe genomische Variabilität aufweisen. 

• Die Vorbeugung mit Pneumokokken-Impfstoffen gelingt nicht gegen alle der bisher bekannten 94 Unterarten, den sogenannten Serotypen, da vorhandene Konjugatimpfstoffe nur gegen maximal 13 verschiedene Typen einen Schutz vermitteln.

Das neue Fachbuch „Streptococcus pneumoniae – Molecular Mechanisms of Host-Pathogen Interactions“ widmet sich in den 22 Kapiteln der weltweiten Ausbreitung der verschiedenen Serotypen, der auftretenden Antibiotikaresistenzen und der Wirksamkeit der vorhandenen Impfstoffe.

Neben der Analyse der Genome und deren Variation wird die Biology der Pneumokokken und die Biofilmbildung, die bei einer Mittelohrentzündung auftritt, genauer beleuchtet. Schwerpunkt in dem Buch bilden Kapitel über die vielfältigen Interaktionen der Pneumokokken mit dem Wirt und deren Fähigkeit dem Immunsystem zu entkommen.

• Es wird deutlich, dass die Kolonisierung der menschlichen Atemwege die Voraussetzung für lokale und invasive Pneumokokken-Erkrankungen ist. 

Aber nicht nur der Serotyp oder die genetische Variante der Pneumokokken, sondern auch der immunologische Status des Menschen und das Vorhandensein anderer Krankheitserreger in der gleichen physiologischen Nische des Menschen bestimmen den Erfolg einer Besiedlung der Atemwege.

Besonders entscheidend für eine erfolgreiche Kolonisierung und das Voranschreiten der Infektion sind bakterielle Virulenzfaktoren, die an der Aufnahme von Nährstoffen aus der Umwelt beteiligt sind und in direktem Kontakt mit den Wirtszellen stehen. Außerdem helfen sie, das Immunsystem des Menschen gezielt zu manipulieren.

Pneumokokken haben sich im Laufe der Co-Evolution mit dem Menschen ein umfangreiches Arsenal an Virulenzfaktoren angeeignet. Obwohl die Komplexität dieser Faktoren und die zugrunde liegenden molekularen Wirkmechanismen im Zusammenspiel mit dem menschlichen Wirt vielfach untersucht werden, zeigen die Buchkapitel die Komplexität dieser Zusammenspiele auf, die im Detail noch nicht verstanden sind. Dadurch wird auch die Entwicklung alternativer Wege zur Therapie und Vorbeugung von Pneumokokken-Infektionen zu einer Herausforderung für zukünftige Forschung.

Das neue Pneumokokken-Standardwerk wurde von den international renommierten Wissenschaftlern Prof. Jeremy S. Brown des University College London (UK), Prof. Sven Hammerschmidt der Universität Greifswald (Deutschland) und Prof. Carlos J. Orihuela an der University of Alabama at Birmingham (USA) im ELSEVIER Verlag herausgegeben. Jeremy S. Brown ist Professor am University College London, UK, und entschlüsselt die molekulare Pathogenese von Lungenentzündungen, die durch Pneumokokken hervorgerufen werden. Außerdem entwickelt und erforscht er die Wirksamkeit neuartiger Impfstoffe zur Prävention von durch Pneumokokken verursachten invasiven Erkrankungen. Prof. Carlos J. Orihuela arbeitet in der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie an der University of Alabama at Birmingham, USA, und untersucht die Erreger-Wirt-Interaktion und den Einfluss altersbedingter Veränderungen der Lunge bei der Entstehung von invasiven Pneumokokken-Erkrankungen. Prof. Sven Hammerschmidt leitet den Lehrstuhl für Allgemeine und Molekulare Genetik an der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald und erforscht die molekularen Mechanismen der Interaktion von Pneumokokken mit dem menschlichen Organismus während der Kolonisierung und Infektion. Unter den Autoren finden sich neben den drei Herausgebern 62 weitere Experten aus den verschiedensten biologischen, chemischen und medizinischen Disziplinen, wodurch die interdisziplinäre Ausrichtung des Fachbuchs deutlich wird.

Weitere Informationen

„Streptococcus pneumoniae – Molecular Mechanisms of Host-Pathogen Interactions“
Edited by: Jeremy M. Brown, Sven Hammerschmidt and Carlos Orihuela, Elsevier B.V.
ISBN: 978-0-12-410530-0
http://www.sciencedirect.com/science/book/9780124105300

Graduiertenkolleg RTG 1870
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Prof. Dr. Sven Hammerschmidt
Abteilung Genetik der Mikroorganismen
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Dr. Sylvia Kohler
Wissenschaftliche Koordinatorin des Graduiertenkollegs 1870
Abteilung Genetik der Mikroorganismen
Interfakultäres Institut für Genetik und Funktionelle Genomforschung
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Jan Meßerschmidt Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

Frühfällen von Prostatakrebs mit hypofraktionierte Strahlenchirurgie

Medizin am Abend Berlin Fazit: Prostatakrebs: Deutlich kürzere Behandlung durch hochpräzise Bestrahlung

Erste klinische Studie in Deutschland zur hypofraktionierten Strahlenchirurgie bei lokal begrenztem Prostatakarzinom 
 
Bei Frühfällen von Prostatakrebs kommen oft mehrere Therapiemöglichkeiten in Frage:

Bestrahlung, Operation oder auch zunächst nur „aktive Überwachung“.

Diese Methoden werden derzeit in Deutschlands größter klinischer Studie, der PREFERE Studie, gegeneinander geprüft. Jedoch ist diese Studie nur für Patienten unter 70 Jahren geeignet.

• Im höheren Alter wird zur Behandlung von Prostatakrebs im Allgemeinen eine Strahlentherapie als beste Therapieoption empfohlen. 

• Dabei wird die Prostata über einen Zeitraum von etwa acht Wochen täglich mit kleinen Portionen („Fraktionen“) bestrahlt. Die Verteilung der Strahlendosis auf viele kleine Portionen war bisher nötig, um das umgebende Gewebe, das zum Teil mitbestrahlt wird, optimal zu schonen.

Seit einigen Jahren gilt auf Grund der Strahlenbiologie des Prostatatumors als gesichert, dass man auch höhere Fraktionsdosen als bisher üblich einsetzen kann.

Eine Verteilung der Bestrahlung auf 25 Fraktionen (also etwa fünf Wochen Behandlungszeit) scheint ebenso erfolgreich und risikolos zu sein wie eine typische Bestrahlung mit bisher 40 Fraktionen.

Seit kurzem hat man daher eine noch stärkere Verkürzung der Behandlung untersucht. Voraussetzung dafür ist, dass man moderne Bestrahlungsmethoden einsetzt, mit denen man noch präziser als früher bestrahlen kann.

Diese hochpräzise und stark verkürzte („hypofraktionierte“) Bestrahlung wird auch als „Strahlenchirurgie“ bezeichnet. 

Auf dem Jahreskongress der US-amerikanischen Fachgesellschaft im Oktober 2012 wurde die ersten Langzeitergebnisse dieses Verfahrens vorgestellt.  

Die Behandlung erfolgte dabei mit nur fünf Fraktionen und die gesamte Behandlungsdauer betrug nur etwa anderthalb Wochen.

Die Ergebnisse der Behandlung, die bisher an mehr als 1500 Patienten in den USA und Kanada durchgeführt wurde, sind vielversprechend.

Die US-amerikanische Fachgesellschaft für Strahlentherapie hat die „hypofraktionierte Strahlenchirurgie“ mittlerweile als eine Alternative zur Standardbehandlung für Prostatakrebs empfohlen.

In Deutschland ist diese neue Behandlung noch nicht Standard. Neue Bestrahlungsverfahren dürfen in Deutschland nur unter strenger Beobachtung in klinischen Prüfungen und nach Genehmigung durch das Bundesamt für Strahlenschutz eingesetzt werden.

Die Klinik für Strahlentherapie und das Prostatakarzinom-Zentrum am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein in Kiel und Lübeck unter der klinischen Leitung von Prof. Jürgen Dunst haben nun in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Rostock unter der Leitung von Prof. Guido Hildebrandt, dem Universitätsklinikum Frankfurt unter der Leitung von Prof. Claus Rödel und dem Saphir Radiochirurgiezentrum in Güstrow und in Frankfurt am Main unter der medizinischen Leitung von Dr. Stefan Huttenlocher und Dr. Detlef Imhoff diese neue Behandlung in Deutschland zur Prüfung im Rahmen einer klinischen Studie beantragt.

Diese Prostata Studie mit dem Namen „HYPOSTAT“, in der die „hypofraktionierte Strahlenchirurgie“ mit dem höchstpräzisen robotergestützten Cyber-Knife System in Güstrow und Frankfurt durchgeführt wird, wurde vor kurzem durch das Bundesamt für Strahlenschutz freigegeben. Koordiniert wird die Studie durch das Zentrum für klinische Studien der Universität zu Lübeck unter der Leitung von Prof. Andreas Ziegler und Dr. Katja Krockenberger, die jüngst für ihre Arbeiten ausgezeichnet wurden.

Die HYPOSTAT wird in Kiel, Lübeck, Rostock und Güstrow ab Januar 2016 und in Frankfurt ab Februar 2016 Patienten aktiv rekrutieren.


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Kontaktinformationen für Informationen zur klinischen Prostata-Studie (HYPOSTAT):


Prof. Dr. med. Jürgen Dunst
Universitätsklinikum Schleswig-Holstein
Klinik für Strahlentherapie
Arnold-Heller-Str. 3, 24105 Kiel
Tel.: 0431/5973011

Prof. Dr. med. Klaus-Peter Jünemann
Universitätsklinikum Schleswig-Holstein
Klinik für Urologie und Kinderurologie
Arnold-Heller-Str. 3, 24105 Kiel
Tel.: 0431/5974411

Prof. Dr. med. Axel S. Merseburger
Universitätsklinikum Schleswig-Holstein
Klinik und Poliklinik für Urologie
Ratzeburger Allee 160, 23538 Lübeck
Tel: 0451/5002290

Prof. Dr. med. Guido Hildebrandt
Universitätsklinikum Rostock
Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie
Südring 75, 18059 Rostock
Tel.: 0381/4945288

Prof. Dr. med. Claus Rödel
Dr. med. Detlef Imhoff, Dr. med. Panagiotis Balermpas
Universitätsklinikum Frankfurt
Klinik für Strahlentherapie
Theodor-Stern-Kai 7, 60590 Frankfurt am Main
Tel.: 069/63015130

Dr. med. Stefan Huttenlocher
Saphir Radiochirurgiezentrum Norddeutschland
Friedrich-Trendelenburg-Allee 2, 18273 Güstrow
Tel.: 03843/345990

Dr. med. Detlef Imhoff, Dr. med. Panagiotis Balermpas
Saphir Radiochirurgiezentrum Frankfurt am Main
Schleusenweg 2-16, 60528 Frankfurt am Main
Tel.: 069/67735910

Rüdiger Labahn Universität zu Lübeck

Degenerative Hirnerkrankungen : Purkinje - Zellen + synaptischen Proteinen

Medizin am Abend Berlin Fazit:   Mechanismus bei degenerativen Hirnerkrankungen entdeckt

Wenn ein bestimmtes Protein im Kleinhirn fehlt, führt dies dort zur Degeneration der wichtigsten Zellen und zu unheilbaren Hirnerkrankungen. Zellbiologen der Universität Bern haben nun einen Mechanismus entdeckt, der neue Wege zur Behandlung von neurodegenerativen Krankheiten im Kleinhirn eröffnet. 


Links: Eine gesunde Purkinje-Zelle mit weitverästelten Zellfortsätzen. Rechts: Eine von Ataxie betroffene Purkinje-Zelle mit den degenerierten und reduzierten Zellfortsätzen.  Institut für Zellbiologie, Universität Bern 

• Wenn Nervenzellen im Kleinhirn beschädigt sind - etwa nach einem Unfall oder Schlaganfall - fällt unsere Muskelkoordination aus. Es kommt zu Gleichgewichts-, Sprach- und Gehstörungen. Dies kann vorübergehend sein oder auch unheilbar und langsam fortschreiten. 

Eine solche fortschreitende neurodegenerative Erkrankung ist die sogenannte spinozerebelläre Ataxie.

Sie führt zu Bewegungsstörungen und nach weiteren Symptomen schliesslich zum Tod. Die Krankheit kann spontan entstehen oder von den Eltern vererbt werden und tritt mit einer Häufigkeit von einem Erkrankten pro 100'000 Menschen auf. Die Ursachen sind weitgehend unbekannt und können zu diversen Ausprägungen der Ataxie führen.

Bei allen Ataxien gehen aber jeweils die wichtigsten und grössten Nervenzellen des Kleinhirns zugrunde: 

die sogenannten Purkinje-Zellen. Nun hat ein Team um Prof. Smita Saxena vom Institut für Zellbiologie der Universität Bern einen zellulären Mechanismus entdeckt, der zur Degeneration dieser Purkinje-Zellen beiträgt und damit einen vielversprechenden Ansatz zur Entwicklung einer Therapie bietet. Die Studie wurde im Fachjournal «Neuron» publiziert.

Verbindung wieder hergestellt

Die Forschenden untersuchten im Mausmodell die Mechanismen, die zur unheilbaren spinozerebellären Ataxie Typ 1 (SCA1) führen. Dafür analysierten sie die Veränderungen in Purkinje-Zellen während des Auftretens der Ataxie.

Es stellte sich heraus, dass die Verknüpfungen zwischen den Zellen, die Synapsen, nicht richtig funktionierten: 

• Das Protein Homer-3, das bei der Verbindung der Purkinje-Zellen eine zentrale Funktion einnimmt, war vermindert vorhanden. 

Die Forschenden entdeckten auch den Grund dafür: ein wichtiger Signalweg, der für die Regulierung von sogenannt synaptischen Proteinen wie Homer-3 verantwortlich ist, war gestört.

Nachdem nun feststand, dass das Protein Homer-3 schon früh im Krankheitsverlauf vermindert hergestellt wird, wollten Smita Saxena und die Erstautorin Céline Ruegsegger vom Institut für Zellbiologie als Nächstes die kausalen Folgen auf die Krankheitsentwicklung erforschen.

 Mit Hilfe einer Gentherapie erhöhten sie den Gehalt von Homer-3 in Purkinje-Zellen, wodurch die Symptome abgeschwächt und der Krankheitsverlauf verzögert wurden: es kam zu wieder funktionierenden Purkinje-Zellen, womit sich die Ataxie langsamer entwickelte und sich die Bewegungskoordination sowie das Gleichgewicht verbesserten.

Diese Erkenntnis könnte laut Smita Saxena auch für andere neurodegenerative Krankheiten wie Autismus oder geistige Behinderungen von Bedeutung sein, da diese ebenfalls mit Störungen dieses spezifischen Signalwegs im Zusammenhang stehen. 

«Dies ist ein wichtiger Schritt im Verständnis der Prozesse, welche in neurodegenerativen Krankheiten ablaufen, und liefert einen neuen Ansatz zur Entwicklung von potenziellen Therapien», sagt Saxena.

Angaben zur Publikation:
Céline Ruegsegger, David M. Stucki, Silvio Steiner, Nico Angliker, Julika Radecke, Eva Keller, Benoît Zuber, Markus A. Rüegg and Smita Saxena: Impaired mTORC1-dependent expression of Homer-3 influences SCA1 pathophysiology. Neuron, 2016 (in press)

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Allergien und Asthma - Warum Rohmilch schützt

Medizin am Abend Berlin Fazit: Unverarbeitete Milch direkt vom Bauernhof 

Hat einen höheren Omega-3-Fettsäuregehalt als pasteurisierte, homogenisierte und fettreduzierte Milch aus dem Laden. Das erklärt teilweise, warum Rohmilch-Trinker seltener Asthma entwickeln.  

• Kinder, die Rohmilch trinken, entwickeln seltener Asthma als Kinder, die industriell verarbeitete Milch trinken. 

Dieser Effekt wurde bereits in mehreren Studien nachgewiesen und jetzt auch von LMU-Forschern im Rahmen der Pasture-Studie bestätigt. Wie die LMU-Forscher zugleich zeigen, liegt das unter anderem am unterschiedlichen Gehalt von Omega-3-Fettsäuren in der Milch.

• Dennoch empfehlen sie nicht den Verzehr von Rohmilch, da diese krankmachende Mikroorganismen enthalten kann. 

Über ihre Ergebnisse berichten sie aktuell in der Fachzeitschrift Journal of Allergy and Clinical Immunology.

Im Rahmen der Langzeitstudie PASTURE hielten rund 1000 Mütter Ernährung und Gesundheit ihres Kindes bis zum sechsten Lebensjahr regelmäßig fest. Das Risiko, mit sechs Jahren an Asthma zu erkranken, war bei jenen Kinder geringer, die ab der frühen Kindheit regelmäßig unverarbeitete Milch vom Bauernhof tranken.

„Dieser Effekt lässt sich teilweise mit dem höheren Fettanteil und einem höheren Gehalt an Omega-3-Fettsäuren der Bauernhof-Milch erklären“, sagt Tabea Brick aus der Arbeitsgruppe von Erika von Mutius, Professorin für Pädiatrische Allergologie an der LMU und Leiterin der Asthma- und Allergieambulanz am Dr. von Haunerschen Kinderspital der LMU. Die Ergebnisse sind der Studie zufolge unabhängig von anderen möglichen Einflussfaktoren

Omega 3-Fettsäuren sind für den Menschen lebensnotwendig. Sie können vom Körper nicht selbst produziert und müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Ihnen werden verschiedene positive Wirkungen zugeschrieben.

„Man geht zum Beispiel davon aus, dass sie im Körper zu entzündungshemmenden Stoffen umgewandelt werden “, sagt Brick.

Plädoyer für schonendere Verfahren

Die LMU-Allergologen untersuchten in Zusammenarbeit mit Forschern an der Universität Marburg verschiedene Arten von Milch: unverarbeitete und erhitzte Rohmilch sowie industriell verarbeitete Vollmilch beziehungsweise fettreduzierte Milch. Je stärker die Milch verarbeitet war, desto geringer war der Gehalt an Omega-3- Fettsäuren. 

Der Gehalt an Omega-6-Fettsäuren, bei deren Abbau im Körper überwiegend entzündungsfördernde Derivate entstehen, veränderte sich jedoch kaum.

Bei der industriellen Verarbeitung von Milch wird diese erhitzt, beim Pasteurisieren auf Temperaturen zwischen 72 und 75 Grad Celsius. 

Zudem wird die Milch homogenisiert, damit sie nicht aufrahmt. Die Forscher plädieren für die Entwicklung neuer schonender Verfahren in der industriellen Milchverarbeitung, sodass die Milch ihre schützenden Inhaltsstoffe bewahrt, aber zugleich gesundheitlich unbedenklich ist.
(Journal of Allergy and Clinical Immunology 2016)

Publikation:
ω-3 fatty acids contribute to the asthma-protective effect of unprocessed cow's milk
Tabea Brick, Yvonne Schober, Christian Böcking, Juha Pekkanen, Jon Genuneit, Georg Loss, Jean-Charles Dalphin, Josef Riedler, Roger Lauener, Wolfgang Andreas Nockher, Harald Renz, Outi Vaarala, Charlotte Braun-Fahrländer, Erika von Mutius, Markus Johannes Ege, Petra Ina Pfefferle and the PASTURE Study Group
Journal of Allergy and Clinical Immunology 2016
http://www.jacionline.org/article/S0091-6749(15)01731-5/abstract

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Tabea Brick
Dr. von Haunersches Kinderspital
Klinikum der Universität München
Tel.: 089 / 4400-54113
E-Mail: tabea.brick@med.uni-muenchen.de

Prof. Dr. med. Markus Ege
Professor für klinisch-pneumologische Epidemiologie
Dr. von Haunersches Kinderspital
Klinikum der Universität München
Tel.: (089) 4400-57709
E-Mail: markus.ege@med.uni-muenchen.de
Luise Dirscherl Ludwig-Maximilians-Universität München

„Sternengucker-Maus“ Synapsen: Die erstaunliche Flexibilität des Gehirns: Glutamatrezeptor vom Typ AMPA

Medizin am Abend Berlin Fazit:   Super-Aktivierung an den Synapsen?

Nervenzellen müssen extrem schnell reagieren und je nach Aufgabe auch ihr Tempo drosseln können. Berliner Wissenschaftler haben nun gezeigt, dass ein Rezeptor in den Synapsen gleich beides beherrscht und manifestierten mit ihrer Arbeit ein weiteres Beispiel für die erstaunliche Flexibilität des Gehirns auf molekularer Ebene.  

Super-Aktivierung von AMPA-Rezeptoren durch wiederholte Stimulation
Plested, FMP

Tag für Tag leistet das Gehirn schier Unglaubliches – ob wir nach einem Ball hechten, Schallwellen verarbeiten oder Erinnerungen über Jahrzehnte hinweg abspeichern. 

Möglich ist diese Bandbreite, weil Nervenzellen extrem schnell reagieren und bis zu 1000 elektrische Impulse pro Sekunde erzeugen können, aber auch viel langsamere Reaktionen im Repertoire haben, bei denen die einzelnen Impulse länger anhalten.

Wieso die Nervenzellen so flexibel reagieren, wird weltweit von vielen Arbeitsgruppen erforscht. Zwei Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie in Berlin (FMP) haben nun eine überraschende Entdeckung gemacht:

Flexibilität wird bereits auf Molekülebene erzeugt – der häufigste Rezeptor an unseren Synapsen kann je nach eingehendem Signal zwischen zwei verschiedenen Funktionsweisen umschalten. 

Es handelt sich um den Glutamatrezeptor vom Typ AMPA, der das von benachbarten Zellen ausgeschüttete Glutamat erkennen kann. 

• Dieser chemische Händedruck ermöglicht es den Nervenimpulsen von einer Zelle zur nächsten zu springen. 

Der AMPA-Rezeptor galt seit über 30 Jahren als echter Spezialist für aufeinanderfolgende, schnelle Impulse: in weniger als einer Millisekunde kann er zwischen der geschlossenen und geöffneten Form wechseln. Anna Carbone und Andrew Plested (beide FMP und Mitglieder des Exzellenzcluster NeuroCure) haben nun gezeigt, wiederholte Aktivierungen drängen den Rezeptor in einen langsamen Modus, mit zugleich hoher Aktivität. In diesem Zustand der Super-Aktivierung kann er bis zu einer Sekunde geöffnet bleiben.

Der Ursprung ihrer Forschungsarbeit war vor vielen Jahren die Zufallsmutation einer Labormaus. Die „Sternengucker-Maus“ war zuerst durch ihre epileptischen Anfälle aufgefallen, bei denen sie mitunter den Kopf hochreckt und wie in Trance nach oben schaut. Später fand man heraus, dass bei der „Sternengucker-Maus“ ein bestimmtes Protein defekt ist, das normalerweise mit dem AMPA-Rezeptor einen Komplex bildet.

Man taufte das Protein Stargazin und die beiden FMP-Forscher experimentierten damit in Zellkulturen, wie bereits viele Forscher vor ihnen. Unter unterschiedlichen Bedingungen zeichneten sie mittels des Patch-Clamp-Verfahrens den Stromfluss durch einzelne Rezeptor-Poren auf, die mit Stargazin Komplexe bildeten. Durch gezielte Punktmutationen veränderten sie die mechanischen Eigenschaften des Rezeptors, um seiner Funktionsweise auf die Spur zu kommen. Dabei fanden sie mehrere unerwartete Formen der Aktivität. Ihr Erklärungsmodell, das jetzt in Nature Communications veröffentlicht wurde, ist einfach: Demzufolge befindet sich der AMPA-Rezeptor grundsätzlich im schnellen-Modus, kann aber durch zusätzliche Aktivierung durch das Protein Stargazin in einen langsamen Modus versetzt werden. Diese Super-Aktivierung ist eine Art Kurzzeitgedächtnis auf Molekülebene, durch die eine positive Rückkopplung entsteht.

• Positive Rückkopplungsschleifen sind in der Biologie weit verbreitet und lebenswichtig, zum Beispiel der Ferguson-Reflex, der bei der Geburt dazu dient, die Wehen zu unterstützen. 

„Soweit ich weiß, haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass eine positive Rückkopplungsschleife auch innerhalb eines einzigen Molekülkomplexes ablaufen kann. Der Vorteil dabei ist, dass die Super-Aktivierung sich schnell aufbaut und auch schnell wieder abbaut“, sagt Andrew Plested. Normalerweise setzen Feedback-Schleifen erst nach Minuten oder Stunden ein.

Beim AMPA-Rezeptor startet die Super-Aktivierung in weniger als einer Sekunde.

„Es gab schon seit einiger Zeit Hinweise darauf, dass der AMPA-Rezeptor auch im langsamen Modus arbeiten kann, aber bis jetzt konnte sich das keiner erklären“, sagt Andrew Plested. Die Gruppe untersucht nun mit aller Kraft, welche Rolle die Super-Aktivierung im Gehirn spielt.

Ihr Modell könnte dabei helfen, Synapsen und die Plastizität des Gehirns besser zu verstehen, und es könnte langfristig dazu beitragen, neurologische Erkrankungen zu behandeln.

Quelle: Anna L. Carbone & Andrew J.R. Plested: Superactivation of AMPA receptors by auxiliary proteins. Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms10178.

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Dr. Andrew Plested
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Das Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) gehört zum Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB), einem Zusammenschluss von acht natur-, lebens- und umweltwissenschaftlichen Instituten in Berlin. In ihnen arbeiten mehr als 1.900 Mitarbeiter. Die vielfach ausgezeichneten Einrichtungen sind Mitglieder der Leibniz-Gemeinschaft. Entstanden ist der Forschungsverbund 1992 in einer einzigartigen historischen Situation aus der ehemaligen Akademie der Wissenschaften der DDR.

Öffentliche Konsultation: Krebs der Speiseröhre

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Zur Kommentierung freigegeben: Patientenleitlinie "Krebs der Speiseröhre"

Laienverständliche Versionen ärztlicher Leitlinien sind im Leitlinienprogramm Onkologie verpflichtend. Jetzt steht die neue Patientenleitlinie "Krebs der Speiseröhre" bis zum 4. Februar 2016 zur öffentlichen Konsultation im Internet bereit. Betroffene, Interessierte und Experten sind eingeladen, den Text kritisch zu lesen und dem Redaktionsteam ihre Kommentare zu schicken. 
 
Die Patientenleitlinie richtet sich an Menschen, bei denen Krebs der Speiseröhre festgestellt wurde, oder bei denen der Verdacht darauf besteht. Mit der Situation umzugehen, ist oft nicht leicht. Die Erkrankung wirft viele Fragen auf und wirkt sich auf das gewohnte Leben der Betroffenen und Angehörige aus.

Damit Patienten kompetent an ihrer Behandlung mitwirken können, hat ein Redaktionsteam die Patientenleitlinie "Krebs der Speiseröhre" erarbeitet. So erhalten Betroffene genaue Informationen darüber, nach welchen Kriterien und Maßgaben ihre Krankheit idealerweise behandelt werden sollte.

Die Broschüre beruht auf den Handlungsempfehlungen der ärztlichen S3-Leitlinie "Diagnostik und Therapie der Plattenepithelkarzinome und Adenokarzinome des Ösophagus" des Leitlinienprogramms Onkologie und damit auf dem besten derzeit verfügbaren medizinischen Wissen.

Entwickelt wird die Patientenleitlinie im Rahmen des Leitlinienprogramms Onkologie, das gemeinsam von der Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften (AWMF), der Deutschen Krebsgesellschaft (DKG) und der Deutschen Krebshilfe (DKH) getragen wird und die Verbesserung der Versorgung krebskranker Menschen zum Ziel hat. Patientenvertreter und Ärzte aus dem Kreis der Leitlinienautoren haben die Patientenleitlinie gemeinsam erstellt. Betreuung und Redaktion erfolgten durch das Ärztliche Zentrum für Qualität in der Medizin.

Interessierte aus Fachkreisen und Selbsthilfeorganisationen sowie Betroffene können jetzt den Entwurf der Patientenleitlinie kostenfrei herunterladen und begutachten.

• Bis zum 4. Februar 2016 haben sie die Möglichkeit, diese Fassung zu kommentieren, Verbesserungsvorschläge zu machen oder Ergänzungen vorzuschlagen. 

Für die Begutachtung steht auch ein Fragebogen zur Verfügung. Das Redaktionsteam sichtet alle Rückmeldungen und entscheidet dann über deren Berücksichtigung in der endgültigen Version.


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Svenja Siegert, Ärztin
Ärztliches Zentrum für Qualität in der Medizin
TiergartenTower, Straße des 17. Juni 106-108
10623 Berlin
Telefon: 4005-2501/-2508
Fax: 030 4005 2555
Email: patienteninformation@azq.de
Corinna Schaefer M.A. Ärztliches Zentrum für Qualität in der Medizin

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Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin Beteiligte

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http://www.patienten-information.de/mdb/edocs/word/speiseroehrenkrebs-konsultati...
Fragebogen Rückmeldung

http://leitlinienprogramm-onkologie.de/Patientenleitlinien.8.0.html
Übersicht Patientenleitlinien des Leitlinienprogramms Onkologie

Angeborenes Augenzittern (Nystagmus): Defekt in der Netzhaut/Retina

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Angeborenes Augenzittern: Defekt in der Netzhaut identifiziert

Botond Roska und seine Arbeitsgruppe am Friedrich Miescher Institut for Biomedical Research (FMI) sowie Forschende der ETH Zürich haben einen eindeutig definierten Neuronentyp und dessen Verschaltung in der Retina mit der Pathophysiologie des angeborenen Augenzittern (Nystagmus) in Verbindung gebracht. In einem Mausmodell der Erkrankung, das vergleichbare klinische Symptome wie betroffene Patienten zeigt, führt ein Defekt der Starburst-Zellen, der durch ein dysfunktionales FRMD7-Gen ausgelöst wird, zum Verlust des horizontalen optokinetischen Reflexes.  

• Bei Kindern mit idiopathischem, angeborenem Nystagmus bewegen sich die Augen unwillkürlich von links nach rechts und wieder zurück. 

• Aufgrund dieser unbeabsichtigten Hin- und Herbewegung ist die Sehfähigkeit dieser Kinder erheblich eingeschränkt, einige von ihnen werden offiziell als blind eingestuft. 

• Diesen Kindern fehlt der horizontale optokinetische Reflex, der üblicherweise dabei hilft, den Blick stabil zu halten. 

Bei ungefähr 70 % der Fälle konnte die Ursache dafür identifiziert werden: ein auf dem X-Chromosom lokalisiertes Gen mit der Bezeichnung FRMD7 ist mutiert. Wie jedoch ein Defekt bei diesem Gen zu der Erkrankung führt, konnte bislang nicht genau geklärt werden.

An dieser Stelle liefern die Arbeiten der Forschungsgruppe von Botond Roska, Gruppenleiter am FMI und Professor an der Universität Basel, wertvolle neue Erkenntnisse. Wie in einer Publikation in der Fachzeitschrift Neuron beschrieben, konnten die Forscherinnen und Forscher bei Mäusen nachweisen, dass der Ausfall der FRMD7-Genfunktion den Verlust des horizontalen optokinetischen Reflexes verursacht. Sie zeigten im Detail, dass das Fehlen von FRMD7 die Funktion eines klar definierten Zelltyps in der Retina – der Starburst-Zellen – beeinträchtigt. 

• Bei den Starburst-Zellen handelt es sich um Interneuronen (auch Schaltneurone genannt), die Ganglienzellen in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung eines Objekts oder der gesamten Szene asymmetrisch hemmen. Sie leisten so einen entscheidenden Beitrag zur Wahrnehmung der verschiedenen Bewegungsrichtungen.

Diese Erkenntnisse wurden durch einen mikroelektronischen Chip ermöglicht, den die Arbeitsgruppe von Andreas Hierlemann am Departement für Biosysteme (Department of Biosystems Science and Engineering, D-BSSE) der ETH Zürich entwickelt hat. Mithilfe dieses hochdichten Arrays konnten die Neurobiologen gleichzeitig die elektrischen Signale von Tausenden Ganglienzellen in der Netzhaut während der Wahrnehmung von Bewegungsrichtungen messen. «Es war auffällig, wie das Signal in horizontaler Richtung bei fehlender FRMD7-Genfunktion vollständig ausblieb», erläuterte Michele Fiscella, einer der Erstautoren der Publikation. «Wir denken, dass FRMD7 am Aufbau der asymmetrischen Verbindungen zwischen den Starburst-Zellen und den Ganglienzellen beteiligt ist – einem Schritt in der Entwicklung, der normalerweise kurz nach der Geburt stattfindet», so Antonia Drinnenberg, ebenfalls Erstautorin.

Mit diesen Ergebnissen waren die Neurobiologen erstmals in der Lage, einen direkten Zusammenhang zwischen einem eindeutig definierten Neuronentyp und der Pathophysiologie einer neurologischen Erkrankung herzustellen. «Meines Wissens ist dies das erste Mal, dass wir eine Erkrankung direkt mit einem Defekt in der neuronalen Informationsverarbeitung in Zusammenhang bringen können», erklärte Keisuke Yonehara, dritter Hauptautor des Artikels.

Um weiter zu bestätigen, ob eine FRMD7-Dysfunktion in den Starburst-Zellen auch beim Menschen für den Ausfall des horizontalen Reflexes beim angeborenen Nystagmus verantwortlich ist, verglichen die Wissenschaftler die Krankheitssymptome bei Patienten mit denen von Mäusen mit fehlender FRMD7-Funktion.

«Die Patienten konnten ihre Augen willkürlich horizontal bewegen; die horizontale Augenbewegung an sich war also nicht beeinträchtigt», erläuterte Roska. «Darüber hinaus war auch der vertikale optokinetische Reflex nicht betroffen.

Da die neuronalen Bahnen, über die der Reflex gesteuert wird, bei den Säugetieren identisch sind, sind wir der Ansicht, dass auch beim Menschen der Verlust des horizontalen Reflexes – zumindest teilweise – durch den Ausfall des FRMD7-Gens in den Starburst-Zellen verursacht wird.»

Die Forscher verfügen somit über ein wertvolles Mausmodell, das eindeutig ein Symptom der Erkrankung beim Menschen widerspiegelt. Sie haben zudem einen molekularen Einstiegspunkt – FRMD7 in den Starburst-Zellen –, um die molekularen Mechanismen der Erkrankung eingehender zu untersuchen.


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