Dr. Daniela Mauceri: Entstehung von chronischen Schmerzen - Schmerzempfindlichkeit im Rückenmark

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Wie chronischer Schmerz entsteht

Zur Entstehung von chronischen Schmerzen trägt ein epigenetischer Faktor, bekannt als HDAC4, ebenso bei wie ein Organischer Anionen-Transporter (OAT1). 

Den zugrundeliegenden molekularen Mechanismus hat ein Team von Wissenschaftlern unter Leitung von Dr. Daniela Mauceri an der Universität Heidelberg identifiziert. 

Wie die Forscher im Versuch mit Mäusen nachweisen konnten, beeinflusst HDAC4 die Expression von Genen in Neuronen, die an der Verarbeitung von Schmerzen beteiligt sind. 

OAT1 reguliert die Schmerzempfindlichkeit im Rückenmark, so ein weiteres Ergebnis der Untersuchungen. 

Ausschnitt des Rückenmarkhinterhorns der Maus. Blau: Zellkerne, rot: Neuronen. In grün ist das Acetylierungslevel von Histon 3 dargestellt. Es wird genutzt, um die Aktivität von HDAC4 zu messen. Daniela Mauceri

Wie chronischer Schmerz entsteht

Heidelberger Wissenschaftler identifizieren molekulare Mechanismen, die die Schmerzverarbeitung und Schmerzempfindlichkeit beeinflussen

Zur Entstehung von chronischen Schmerzen trägt ein epigenetischer Faktor bei ebenso wie ein Organischer Anionen-Transporter (OAT1), dessen Funktion im Nervensystem bislang unbekannt war. 

Den zugrundeliegenden molekularen Mechanismus hat ein Team von Wissenschaftlern unter Leitung von Dr. Daniela Mauceri am Interdisziplinären Zentrum für Neurowissenschaften (IZN) der Universität Heidelberg identifiziert. 

Wie die Forscher im Versuch mit Mäusen nachweisen konnten, beeinflusst der epigenetische Faktor – er trägt die Bezeichnung HDAC4 – die Expression von Genen in Neuronen, die an der Verarbeitung von Schmerzen beteiligt sind. 

Der Transporter OAT1 reguliert die Schmerzempfindlichkeit im Rückenmark, so ein weiteres Ergebnis der Heidelberger Untersuchungen. Von ihren Erkenntnissen erhoffen sich die Wissenschaftler neue Ansätze zur Behandlung von chronischen Schmerzen.

• „Normale, akut-physiologische Schmerzen verhindern Gewebeschäden und verschwinden im Falle einer Verletzung, sobald diese abheilt. 

Chronisch-pathologische Schmerzen dagegen treten auch nach dem Abklingen einer Verletzung und ohne besonderen Grund auf“, erläutert Daniela Mauceri, die mit ihrer Arbeitsgruppe in der Abteilung für Neurobiologie am IZN forscht. 

• Der Übergang von akutem zu chronischem Schmerz wird durch Veränderungen bei der Genexpression hervorgerufen. 

Sie reguliert, wie die in einem Gen enthaltenen Informationen in ein Genprodukt – etwa Proteine oder RNA-Moleküle – umgesetzt werden. 

• Chronische Schmerzen treten insbesondere dann auf, wenn Zellen wie die Neuronen im Rückenmarkhinterhorn betroffen sind. 

• Beim Rückenmarkhinterhorn handelt es sich um jenen Bereich des Rückenmarks, der sensorische Informationen verarbeitet.
  

Mit der Histondeacetylase 4 (HDAC4) haben die Wissenschaftler nun einen epigenetischen Faktor identifiziert, der die Genexpression von Neuronen im Rückenmarkhinterhorn maßgeblich beeinflusst. 

Im Versuch mit Mäusen stellten sie fest, dass HDAC4 infolge von langanhaltenden Schmerzen aus dem Kern der Neuronen im Rückenmarkhinterhorn heraustransportiert und somit deaktiviert wird. 

Sammelt sich HDAC4 bevorzugt im Zytosol, dem Teil der Zelle außerhalb des Zellkerns, kommt es zu chronischen schmerzbedingten Reaktionen. Hinderten die Forscher HDAC4 daran, das Zytosol zu erreichen, fielen auch die von den Mäusen gezeigten chronischen Schmerzreaktionen geringer aus.

In Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Rohini Kuner, die eine Arbeitsgruppe am Pharmakologischen Institut der Medizinischen Fakultät Heidelberg leitet, ging das Team um Dr. Mauceri anschließend der Frage nach, welche von HDAC4 kontrollierten Gene für die Entstehung von chronischen Schmerzen verantwortlich sind. 

Sie fanden heraus, dass an diesem Prozess der Organische Anionen-Transporter 1 (OAT1) entscheidend beteiligt ist. 

Er wird als Trägerstoff auch bei Menschen exprimiert. 

Nach den Worten von Dr. Mauceri war seine Funktion im Nervensystem bislang unklar. 

„Im Maus-Experiment konnten wir nun zeigen, dass OAT1 im Rückenmark die Schmerzempfindlichkeit steuert. 

Sollten künftige Studien bestätigen, dass dies auch für Menschen zutrifft, könnte sich daraus ein neuer Behandlungsansatz in der Schmerztherapie ergeben“, so die Neurobiologin.

Um diesen Ansatz weiter zu testen, verabreichten die Wissenschaftler den Mäusen den OAT1-Hemmer Probenecid. 

Nach der Gabe dieses Wirkstoffes nahm die OAT1-Aktivität und somit die Schmerzempfindlichkeit der Mäuse ab. 

Als besonders interessante Erkenntnis erwies sich für die Forscher, dass Probenecid im Experiment auch dann eine lindernde Wirkung zeigte, wenn chronische Schmerzen bereits vorhanden waren. 

Von diesen Ergebnissen – sofern sie durch künftige klinische Studien bestätigt werden – erhoffen sie sich neue Therapieansätze. Dr. Mauceri: 

„Es könnte interessant sein, zu testen, ob sich OAT1-Hemmer wie Probenecid, die mithilfe von sogenannten Schmerzpumpen direkt ins Rückenmark verabreicht werden können, als Behandlungsoption für Patienten mit chronischen Schmerzen eignen.“

Die Forschungsarbeiten waren eingebunden in den an der Universität Heidelberg angesiedelten Sonderforschungsbereich 1158 „Von der Nozizeption zum chronischen Schmerz: 

Struktur-Funktions-Merkmale neuraler Bahnen und deren Reorganisation“, dessen Sprecherin Prof. Kuner ist. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.
 

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Originalpublikation:

C. Litke, A. M. Hagenston, A.-K. Kenkel, E. Paldy, J. Lu, R. Kuner, D. Mauceri: Organic anion transporter 1 is an HDAC4-regulated mediator of nociceptive hypersensitivity in mice. Nature Communications (15 February 2022), DOI: 10.1038/s41467-022-28357-x

Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin Beteiligte

http://www.uni-heidelberg.de/izn/researchgroups/mauceri - Arbeitsgruppe von Daniela Mauceri

Prof. Dr. Valentin Stein: Motorische Steuerung - motorische Lerndefizite bei chronischem Stress - neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson/Alzheimer

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Stress schädigt die Bewegungs-Zentren im Gehirn

Stress scheint sich negativ auf das Erlernen von Bewegungen auszuwirken - zumindest bei Mäusen. 

Zu diesem Schluss kommt eine aktuelle Studie der Universität Bonn. 

Demnach verlieren die Neurone von Nagern nach Stress einen Teil ihrer Kontakte zu anderen Nervenzellen. 

Die Tiere entwickelten zudem motorische Defizite. 

Die Ergebnisse lassen sich vielleicht für eine frühzeitigere Diagnostik und verbesserte Therapie stressbedingter Erkrankungen wie der Depression nutzen. 

Sie dokumentieren zudem, dass Stress im Gehirn Spuren hinterlässt - möglicherweise auch dauerhafte. Die Studie ist in der Zeitschrift Translational Psychiatry erschienen.

• Chronisch gestresste Menschen zeigen oft Auffälligkeiten in ihrem Bewegungsvermögen, etwa eine schlechtere feinmotorische Kontrolle. 

Wie es zu diesen Symptomen kommt, wurde bislang aber noch kaum untersucht. 

„Wir sind dieser Frage in unserer Studie nachgegangen“, erklärt Prof. Dr. Valentin Stein vom Institut für Physiologie II der Universität Bonn.

Als Versuchstiere nutzten die Forschenden Mäuse, von denen sie einen Teil für einige Tage einer stressigen Situation aussetzten. Mit einer speziellen Mikroskopie-Methode fertigten sie derweil Aufnahmen vom Gehirn der Nager an. Dabei konzentrierten sie sich auf Teile der Hirnrinde, die für die motorische Steuerung und das Erlernen neuer Bewegungen zuständig sind.

„Mit unserem Verfahren ist es möglich, ein und dasselbe Neuron zu verschiedenen Zeitpunkten zu beobachten“, sagt Dr. Anne-Kathrin Gellner, die als Ärztin in der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Universitätsklinikums Bonn arbeitet. „Wir können daher sehen, ob und wie es sich durch den Stress verändert.“

Gestresste Mäuse verlieren Synapsen

Tatsächlich stießen die Forschenden dabei auf eine Auffälligkeit: 

Nach der stressigen Situation verloren die untersuchten Neurone einen Teil ihrer Synapsen - das sind die Kontakte zu anderen Nervenzellen. 

Bei Lernvorgängen bilden sich in der Regel neue Synapsen oder bestehende werden gestärkt.  

Die gestressten Nager büßten stattdessen aber bis zu 15 Prozent ihrer Kontakte ein.

Gleichzeitig entwickelten die Tiere motorische Lerndefizite. So sollten sie versuchen, mit einer Pfote ein Futterkügelchen zu greifen und in ihr Maul zu befördern. In freier Wildbahn nutzen Mäuse dazu beide Pfoten; sie mussten diese Fähigkeit also neu lernen. Die nicht gestressten Kontrollgruppe kam nach fünf Tagen auf eine Erfolgsquote von 30 Prozent. Die gestressten Nager schafften es aber nur bei jedem zehnten Versuch, das Futter zu nehmen.

Mäuse sind gegenüber Belastungen unterschiedlich empfindlich. Manche von ihnen entwickeln nach einigen Tagen Stress kaum Auffälligkeiten - sie gelten als resilient. Erstaunlicherweise hatten diese robusten Tiere ähnlich große Schwierigkeiten wie ihre empfindlicheren Artgenossen, das einhändige Greifen zu lernen. 

„Möglicherweise eignen sich motorische Tests daher sehr gut, um stressbedingte Störungen wie etwa eine Depression zu erkennen, bevor sich andere Symptome zeigen“, hofft Prof. Valentin Stein.

Auch resiliente Tiere sind nicht gefeit

Auch bei resilienten Tieren ging zudem die Zahl der Synapsen nach dem Stressereignis zurück. Anders als bei ihren stressempfindlichen Artgenossen erholten sich die betroffenen Neurone jedoch wieder: Nach anderthalb Wochen war die Zahl der Synapsen wieder ähnlich hoch wie vor dem Stressereignis und vergleichbar mit der in nicht gestressten Kontrolltieren. „Dennoch kann es gut sein, dass psychische Belastungen auch bei ihnen dauerhafte Spuren hinterlassen, wenn sie zu lang oder zu häufig erfolgen“, befürchtet Stein, der auch Mitglied im Transdisziplinären Forschungsbereich (TRA) „Leben und Gesundheit“ ist.

Die Forschenden haben auch Anhaltspunkte darauf, wodurch der Verlust der Synapsen ausgelöst wird: 

Im Gehirn der Nager waren bestimmte Immunzellen aktiviert, die Mikroglia. 

• Sie zählen zu den sogenannten Fresszellen und können zum Beispiel Krankheitserreger oder defekte Zellen verdauen. 

Möglicherweise werden sie durch Stress „scharf geschaltet“ und machen sich dann über die Kontaktstellen her.

Die Arbeitsgruppe untersuchte zudem die Flüssigkeit, die Gehirn und Rückenmark umspült. 

Dabei fand sie bestimmte Proteine, die sich dort normalerweise bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer nachweisen lassen. 

„Wir glauben daher, dass stressbedingte psychiatrische Erkrankungen wie die Depression auch mit dem Abbau von Nervenzellen einhergehen“, sagt Dr. Gellner. „Dauerhafter Stress - dem zunehmend auch Kinder ausgesetzt sind - kann demnach möglicherweise gravierende Schäden im Gehirn anrichten.“

Beteiligte Institutionen und Förderung:

An der Studie waren die Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Universitätsklinikums Bonn, das Institut für Ernährungswissenschaft der Universität Potsdam, das Institut für Biochemie und Molekularbiologie, das Institut für Molekulare Psychiatrie und das Institut für Physiologie II (alle Universität Bonn) beteiligt. Dr. Anne-Kathrin Gellner wurde durch das BONFOR Programm der Medizinischen Fakultät gefördert. 

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Originalpublikation:

Anne-Kathrin Gellner, Aileen Sitter, Michal Rackiewicz, Marc Sylvester, Alexandra Philipsen, Andreas Zimmer und Valentin Stein: Stress vulnerability shapes disruption of motor cortical neuroplasticity. Translational Psychiatry, DOI: 10.1038/s41398-022-01855-8

 

Prof. Sebastian Suerbaum: Magenkeim Helicobacter pylori und die Antibiotika Therapien - Antimotiline

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Bakterielle Fußfessel: 

Bewegungshemmende Wirkstoffe gegen den Magenkeim Helicobacter pylori

Helicobacter pylori ist einer der am weitesten verbreiteten bakteriellen Krankheitserreger und weltweit verantwortlich für jährlich hunderttausende Fälle von Magengeschwüren und Magenkrebs. 

Aufgrund von zunehmenden Resistenzen des Bakteriums gegen aktuell verfügbare und therapeutisch eingesetzte Antibiotika werden dringend neue Wirkstoffe benötigt. 

Einer Gruppe von Wissenschaftler:innen an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und dem Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) ist es gelungen, Substanzen zu identifizieren, die die Fortbewegungsfähigkeit der Bakterien hemmen und damit ihrer Vermehrung und pathogenen Aktivität vorbeugen könnten. 

Die EM-Aufnahme (violett) zeigt das Ende eines stäbchenförmigen Helicobacter pylori-Bakteriums, an dem ein Flagellum angeheftet ist. Bildausschnitt links: Schema einer Bakterienzelle mit Propellerflagellen. Christine Josenhans and Shin-Ichi Aizawa, LMU

„Die Fähigkeit, sich im zähflüssigen Milieu des Magenschleims bewegen zu können, ist für das Überleben und die Vermehrung von H. pylori essenziell“, erklärt Professorin Christine Josenhans, Wissenschaftlerin am Max von Pettenkofer-Institut der LMU und im DZIF. 

Diese Fähigkeit des Bakteriums machen sich die Forschenden nun zunutze, um alternative Therapien zu entwickeln.

In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig, der Medizinischen Hochschule Hannover und der Berliner Charité testeten sie dazu annähernd 4.000 chemische Substanzen auf ihre mögliche Wirkung auf die Bewegungsmaschinerie der Bakterien. H. pylori trägt an einem Ende der Bakterienzelle ein Bündel von rotierenden Geißeln, die wie Schiffsschrauben agieren und die Bakterien im Magenschleim antreiben. Mit Hilfe eines speziell entwickelten Screening-Verfahrens konnten die Wissenschaftler:innen mehrere Substanzen identifizieren, die den Aufbau dieser bakteriellen Propeller hemmen und dem Bakterium quasi eine Fußfessel anlegen.

Für eine der Substanzen konnten sie in Mäusen, die mit H. pylori infiziert sind, eine starke Reduktion der bakteriellen Vermehrung im Magen beobachten, ohne dass dabei die normale bakterielle Darmflora signifikant geschädigt wurde. 

„Das wäre ein großer Vorteil gegenüber herkömmlichen Antibiotika, die häufig auch die unverzichtbaren „guten“ Darmbakterien dauerhaft angreifen“, erklärt Prof. Josenhans, die Letztautorin der Studie.

• Für eine erfolgreiche Behandlung einer H. pylori-Infektion müssen derzeit mehrere Klassen von Antibiotika kombiniert werden, was zum Teil zu schweren Nebenwirkungen sowie weiter zunehmenden Antibiotikaresistenzen der Bakterien führt.

 „Die von uns Antimotiline genannten Substanzen könnten eine Ergänzung oder Alternative zu konventionellen Antibiotikatherapien darstellen und langfristig dazu beitragen, die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen zu reduzieren“, betont Prof. Sebastian Suerbaum, Lehrstuhlinhaber für Medizinische Mikrobiologie am Max von Pettenkofer-Institut und Erstautor der Publikation.

Als nächstes soll, wie Prof. Josenhans hinzufügt, die genaue Wirkweise der aktiven Substanzen identifiziert sowie diese als neue antibakterielle Therapie weiterentwickelt werden.

Die Forschungsstudie wurde im Rahmen eines Projekts des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) durchgeführt, und die Studie sowie die Entwicklung des neuen Mausmodells wurden auch von der DFG gefördert. Die Publikation erschien Anfang März im Fachjournal mBIO.

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E-Mail-Adresse: karola.neubert@dzif.de

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Originalpublikation:

Identification of antimotilins, novel inhibitors of Helicobacter pylori flagellar motility that inhibit stomach colonization in a mouse model.
Sebastian Suerbaum, Nina Coombs, Lubna Patel, Dimitri Pscheniza, Katharina Rox, Christine Falk, Achim D. Gruber, Olivia Kershaw, Patrick Chhatwal, Mark Brönstrup, Ursula Bilitewski, Christine Josenhans. mBio (2022); DOI: 10.1128/mbio.03755-21.

 

Professorin Dr. Maria Leptin: Autophagie und Wundheilung - auch für Kriegsflüchtlinge

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Zellreinigungsprogramm Autophagie hilft bei der Wundheilung

Kölner Wissenschaftler:innen zeigen, dass das Recyclingprogramm von Zellen, die Authophagie, bei der Wundheilung zur Verschmelzung mehrerer Einzelzellen zu mehrkernige Zelleinheiten führt / Veröffentlichung in „The EMBO Journal“

Ein Team um Professorin Dr. Maria Leptin hat im Tiermodell gezeigt, dass Autophagie, ein Mechanismus der Stressreaktionen in Zellen, eine wichtige Rolle bei der Wundheilung spielt: 

• Wenn eine Wunde entsteht, wird der Prozess der Autophagie eingeleitet und von dem Proteinkomplex TORC1 reguliert. 

Dies ist eine neu entdeckte Funktion der Autophagie und der erste Nachweis, dass Autophagie die Bildung von Synzytien (mehrkernigen Zellen) außerhalb der Plazenta oder der Muskelentwicklung steuert. 

Dort war der Prozess schon in der Vergangenheit beobachtet worden. 

Der Artikel „Autophagy-mediated plasma membrane removal promotes the formation of epithelial syncytia“ wurde in The EMBO Journal veröffentlicht.

Autophagie ist ein zelluläres Recyclingsystem, das von der Hefe bis zum Menschen evolutionär erhalten geblieben ist. 

• Autophagische Vesikel, also kleine Bläschen innerhalb der Zelle, erkennen, verschlingen und verdauen Eindringlinge wie Bakterien und Viren oder zelleigenes Material wie angesammelte Eiweißklumpen. 

• Das Material wird recycelt und versorgt die Zelle so unter Stressbedingungen mit Rohstoffen. 

• Während des Alterns, einer Infektion oder einer Krankheit, wenn die ordnungsgemäße Funktion der Zellen nachlässt und sich schädliche Produkte in den Organen ansammeln, trägt die Autophagie-Funktion wesentlich dazu bei, wieder gesund zu werden. 

Eine Funktionsstörung der Autophagie erhöht im Gegenzug das Risiko für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson sowie für Krebs und Infektionen.

In der neuen Studie untersuchten die Wissenschaftler:innen des Exzellenzclusters für Alternsforschung CECAD, des Zentrums für Molekulare Medizin Köln (CMMC), des Instituts für Genetik der Universität zu Köln und des European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg die Funktion der Autophagie bei der Wundheilung sowie in der gesunden und unverletzten Epidermis (Haut) der Taufliege Drosophila melanogaster. In dem hier erforschten Prozess wurden also durch Autophagie nicht Viren oder Bakterien verdaut, sondern die eigene Zellmembran, sodass die Grenzen zwischen Zellen nicht mehr bestehen und eine große Zelle mit mehreren Zellkernen entsteht.
Das Team beobachtete, dass Autophagie in den Zellen, die die Wunde umgeben, erhöht ist. Das führt zu einem selektiven Abbau der Membranen, die die Zellen miteinander verbinden. Schließlich entsteht eine große, mehrkernige Zelle (Synzytium). „Als wir die Autophagie in gesunder, unverletzter Haut genetisch auslösten, beobachteten wir wiederum dasselbe Phänomen: die Membran zwischen den benachbarten Zellen geht verloren und es bilden sich in der gesamten Epidermis große Flecken von vielkernigen Synzytien“, sagt Dr. Parisa Kakanj, Erstautorin der Studie. „Es ist überraschend, dass die Bildung von Synzytien, die wir bereits bei der Entstehung einiger Organe,(wie Muskenl oder Plazenta kennen), auch bei der Wundheilung auftritt. Die Rolle der Autophagie dabei könnte auch für unser Verständnis von Krankheitsmechanismen von Bedeutung sein, da multinukleare Zellen auch in Tumoren und infiziertem Gewebe vorkommen.“ 

In Studien über die Entwicklung von Muskeln und der Bildung der Plazenta führt die Bildung eines Synzytiums zu mechanischer Stabilität, bietet eine starke Barrierefunktion zum Schutz des Gewebes vor Krankheitserregern und die Fähigkeit größere Krankheitserreger oder Zellabfall zu verdauen. 

Ob der Prozess bei der Wundheilung ähnliche Funktionen erfüllt, ist noch nicht klar. Dies wird Gegenstand künftiger Untersuchungen sein.

Die Forscher:innen beobachteten darüber hinaus eine Interaktion der autophagischen Vesikel mit der seitlichen Plasmamembran der Zelle in der gesunden, unverwundeten Epidermis sowie in den Zellen, die die Wunde umgeben. 

• Dabei ist eine ordnungsgemäße Funktion des TORC1-Proteinkomplexes, der eine zentrale Steuerungsfunktion im Zellmetabolismus hat, und hier auch die Autophagie kontrolliert, entscheidend, um die Zerstörung der Epidermis durch Autophagie zu verhindern. 

Aufgrund dieser und anderer Beobachtungen nimmt das Team an, dass die seitliche Plasmamembran eine potenzielle Quelle für die autophagischen Vesikel darstellt. 

„Die Autophagie ist ein zweischneidiges Schwert, deren genaues Ausmaß und räumlich-zeitliche Aktivität darüber entscheidet, ob sie nützlich oder problematisch wird“, sagt Professorin Dr. Maria Leptin. 

Daher ist es umso wichtiger zu verstehen, wie die Autophagie aktiviert wird und wie autophagische Vesikel entstehen und wirken, um die vorteilhafte Seite der Autophagie für Prävention und Therapie nutzen zu können. 

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Veröffentlichung:
https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embj.2021109992

 

Professor Dr. Wolfgang Kummer: Die Bürstenzellen der Gallenblase

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Bürstenzellen wittern Erreger und wehren sich

Die Gallenblase schützt sich vor Infektionen, indem spezialisierte Zellen rechtzeitig Substanzen aufspüren, die von bakteriellen Erregern ausgeschüttet werden; die Zellen sondern dann Stoffe ab, die Abwehrreaktionen der Gallenblase hervorrufen. 

Dieses Szenario schließt eine mittelhessische Forschungsgruppe aus Experimenten, mit denen sie erstmals untersucht hat, welche Funktion die Bürstenzellen der Gallenblase bei der Verteidigung gegen Bakterien erfüllt. 

Das Team um Professor Dr. Burkhard Schütz von der Philipps-Universität Marburg und Professor Dr. Wolfgang Kummer von der Justus-Liebig-Universität Gießen berichtet im Fachblatt „Science Immunology“ über ihre Ergebnisse. 

Ein Team um Wolfgang Kummer, Maryam Keshavarz und Burkhard Schütz (von links) untersuchte, welche Funktion Bürstenzellen der Gallenblase bei der Abwehr bakterieller Infektionen erfüllen.

• Die Gallenblase speichert die Gallenflüssigkeit zwischen den Mahlzeiten und entleert sich bei Bedarf in den Zwölffingerdarm; sie ist somit den Mikroben des Darms ausgesetzt.

 „Dieser Umstand erhöht den Bedarf an antibakteriellen Faktoren“, erklärt Wolfgang Kummer, einer der Leitautoren der aktuellen Studie. 

„Welche Funktion hierbei den Bürstenzellen der Gallenblase zukommt, war bislang unbekannt“, ergänzt Mitverfasser Burkhard Schütz.

Die beiden Forscher nutzten die Kooperationsmöglichkeiten des Forschungscampus Mittelhessen, um die Bürstenzellen der Maus zellbiologisch zu charakterisieren. 

Wodurch werden die Zellen angeregt? 

Wie reagieren sie darauf? 

Um dies herauszufinden, stimulierte das Team in einem ersten Schritt die Zellen mit blauem Licht im Mausmodell und studierte, welche Auswirkung dies hat. Im zweiten Schritt ermittelten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, was die Aktivität der Bürstenzellen hervorruft.

„Wir haben die kurzkettige Fettsäure Propionat als diejenige Substanz ausgemacht, die Bürstenzellen aktiviert“, berichtet Dr. Maryam Keshavarz aus Kummers Labor, die Erstautorin des Fachaufsatzes. 

Bei Propionat handelt es sich um eines der häufigsten, natürlich vorkommenden Stoffwechselprodukte von Darmbakterien.

• „Unsere Daten zeigen, dass durch die Anregung der Zellen der Botenstoff Acetylcholin ausgeschüttet wird, was sich positiv auf die Schleimausscheidung der Gallenblase auswirkt“, führt Schütz aus. 

• Erhöhte Schleimproduktion kennt man seit langem als Verteidigungsmechanismus einer infizierten Gallenblase.

Die Bürstenzellen sondern außerdem Leukotriene ab; diese Botenstoffe wirken kontrahierend auf die Muskulatur der Gallenblase. 

„Dies führt dazu, dass sie sich entleert und gegenüber dem Dünndarm verschließt“, erläutert Kummer.

In der Zusammenschau zeigen die Daten, dass Bürstenzellen als Sensoren für Stoffwechselprodukte dienen, die von Bakterien im Darm stammen. 

Die Zellen setzen bei Gefahr einen Abwehrmechanismus in Gang, um das ungewollte Aufsteigen von Mikroorganismen zu verhindern. 

„Inwieweit diese Forschungsergebnisse auf den Menschen übertragbar sind, muss nun in weiteren Untersuchungen geklärt werden“, sagt Schütz.

Professor Dr. Wolfgang Kummer ist Leiter der Arbeitsgruppe „Kardiopulmonale Neurobiologie“ am Institut für Anatomie und Zellbiologie der Justus-Liebig-Universität Gießen. Professor Dr. Burkhard Schütz leitet einen Projektbereich am Institut für Anatomie und Zellbiologie der Philipps-Universität Marburg. Neben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universitäten Gießen und Marburg beteiligten sich Arbeitsgruppen aus Bad Nauheim, Frankfurt und München an der Studie. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte das zugrundeliegende wissenschaftliche Projekt finanziell, das aus dem LOEWE-Schwerpunkt „Non-Neuronale Cholinerge Systeme“ hervorgegangen ist.

Die wissenschaftliche Arbeit zu Infektionen und Entzündungen gehört zu den Profilbereichen des Forschungscampus Mittelhessen (FCMH). 

Der FCMH ist eine hochschulübergreifende Einrichtung der Justus-Liebig-Universität Gießen, der Philipps-Universität Marburg und der Technischen Hochschule Mittelhessen, deren Aufgabe in der Stärkung der regionalen Verbundbildung in der Forschung, Nachwuchsförderung und Forschungsinfrastruktur liegt.

Originalveröffentlichung: Maryam Keshavarz & al.: Cysteinyl leukotrienes and acetylcholine are biliary tuft cell cotransmitters, Science Immunology 2022 

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Prof. Pauline Wimberger: Ungeimpfte Schwangere - Impfung Covid - Kriegsflüchtlinge

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Warum Schwangere sich gegen Covid impfen lassen sollten

Medizinerinnen und Mediziner aus der Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden bestätigen die Ergebnisse einer internationalen Studie zu den Folgen einer Covid-Infektion bei Schwangeren. 

Demnach haben ungeimpfte Schwangere ein weitaus höheres Risiko sich zu infizieren, schwer oder schwerst zu erkranken. 

„Es ist uns ein großes Anliegen, dass sich Schwangere impfen lassen“, sagt Klinikdirektorin Prof. Pauline Wimberger. 

• Unsichere Schwangere sollten sich an ihren Gynäkologen wenden und alle offenen Fragen ansprechen. 

„Die Impfung ist der beste Schutz für die Frauen und die ungeborenen Kinder“, sagt sie. 

Warum Schwangere sich gegen Covid impfen lassen sollten UKD

Dies unterstreicht auch Prof. Michael Albrecht, Medizinischer Vorstand am Uniklinikum: 

„Weiterhin ist es uns sehr wichtig, dass sich viele Menschen für eine Impfung entscheiden und sich auch boostern lassen. Das gilt auch für Schwangere. Die Impfung ist der beste Schutz, den es gegen einen schweren Verlauf der Infektion gibt. Die Zahlen der Studie belegen dies.“ Das Geschehen auf der Covid-19-Intensivstation des Dresdner Uniklinikums illustriert dies auf dramatische Weise: In den vergangenen Monaten kamen zwei Babys von schwer an Covid-19 erkrankten Müttern hier per Kaiserschnitt in der extremen Frühgeburtlichkeit zur Welt.

Eine Schwangerschaft ist für viele Frauen eine aufregende Zeit, die auch von Unsicherheit und Ängsten geprägt ist. Das gilt besonders während der Corona-Pandemie. Die Sorge sich selbst zu infizieren, vor Kontaktbeschränkungen während oder kurz nach der Geburt sowie fehlenden Austausch mit anderen Schwangeren macht es vielen werdenden Müttern nicht einfach. Hinzu kommen immer wieder Fragen, ob und wann eine Coronaschutzimpfung möglich ist und wie sich diese auf das ungeborene Kind auswirken könnte. Dabei sind die Ängste vor einer Impfung in den allermeisten Fällen unbegründet.  

Die Ständige Impfkommission empfiehlt seit dem 17. September eine Covid-Schutzimpfung 2021 für Schwangere ab dem zweiten Schwangerschaftsdrittel, das heißt ab der 14. Schwangerschaftswoche, und für Stillende.  

• Noch ungeimpften Schwangeren wird demnach die Impfung mit zwei Dosen des mRNA-Impfstoffs von Biontech im Abstand von drei bis sechs Wochen ab dem zweiten Schwangerschaftsdrittel empfohlen. 

• Wenn die Schwangerschaft nach bereits erfolgter Erstimpfung festgestellt wurde, sollte die Zweitimpfung erst ab dem zweiten Schwangerschaftsdrittel vorgenommen werden. 

Dieser Empfehlung bekräftigen Medizinerinnen und Mediziner aus der Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe am Universitätsklinikum Dresden.

Die Erfahrungen der vergangenen Wochen und Monaten hat das geburtshilfliche Team bewegt, alle ambulanten und stationären Frauen eine Impfung anzubieten. „Wenn wir schwangere Covid-Patientinnen auf der Intensivstation sehen, dann sind diese alle ungeimpft“, sagt Klinikdirektorin Prof. Pauline Wimberger. In den vergangenen Monaten wurden auf der Covid-19-Intensivstation des Dresdner Uniklinikums zwei Babys in der extremen Frühgeburtlichkeit per -Kaiserschnitt entbunden. In beiden Fällen waren die Mütter ungeimpft und hatten einen so schweren Krankheitsverlauf, dass sie ins künstliche Koma versetzt und über Wochen maschinell beatmet werden mussten. „Die ersten Lebenswochen eines Neugeborenen sind ganz wichtig für die Bindung zwischen Mutter und Kind. Diese Beziehungserfahrungen spielen eine wichtige Rolle bei der weiteren seelischen und körperlichen Entwicklung des Kindes“, sagt Prof. Wimberger. „Es ist tragisch, wenn durch eine fehlende Impfung die Mutter und möglicherweise auch das Kind in eine lebensbedrohliche Situation geraten und über die Infektionskrankheit hinaus anhaltende Schäden davontragen.“ Die Zahlen der letzten Monate sprechen bezüglich der schützenden Wirkung der Covid-19-Impfung von einer klaren Sprache. Sie reduziert die Gefahr einer Infektion deutlich. Falls sich Geimpfte dennoch infizieren, reduziert das Vakzin die Schwere der Erkrankung und die Dauer einer stationären Behandlung deutlich.

Eine Studie in Schottland, die in der Fachzeitschrift „Nature Medicine“ veröffentlicht wurde, bestätigt diese Beobachtungen. Seit dem Start des schottischen Impfprogramms im Dezember 2020 wurden bis Oktober 2021 91.183 Schwangerschaften bei 87.694 Frauen analysiert. 

Das Ergebnis: 

Ungeimpfte Schwangere müssen bei einer Corona-Infektion wesentlich häufiger im Krankenhaus behandelt werden als geimpfte, zudem infizieren sie sich weitaus häufiger als geimpfte Schwangere. 

Dabei kann eine Infektion erhebliche Folgen nicht nur für die werdende Mutter, sondern auch für das ungeborene Kind haben. 

„Es kann zu Fehl- oder zu Totgeburten kommen. 

Es kann auch notwendig werden, die Schwangerschaft frühzeitig zu beenden, um die Mutter zu schützen, was dann mitunter eine extreme Frühgeburtlichkeit mit all ihren Folgen bedeuten kann.“ sagt die Ärztin.

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Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe
Prof. Pauline Wimberger, Direktorin
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Holger Ostermeyer Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden

 

Dr. Werthmann: Sturzrisiko bei älteren Menschen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Kann Bewegungstherapie Stürze verhindern?

Im Rahmen der ENTAiER-Studie untersucht der Fachbereich Integrative Medizin am Universitätsklinikum Ulm (UKU) die Wirksamkeit von achtsamen Bewegungstherapien auf das Sturzrisiko bei älteren Menschen. 

Hierfür werden Teilnehmer*innen ab 65 Jahren gesucht, deren Bewegung nicht mehr die gewohnte Sicherheit aufweist und die mindestens eine lang andauernde (chronische) Erkrankung haben.

Bewegung ist entscheidend für lebenslange Gesundheit und den Erhalt der Selbstständigkeit. 

Im Alter lassen jedoch die gewohnte Sicherheit und damit die Freude an der Bewegung nach. 

Die Gefahr zu stürzen und sich dabei zu verletzen steigt, die Angst vor Stürzen verunsichert Betroffene zusätzlich. 

Jeder dritte ältere Mensch stürzt einmal im Jahr. 

Leiden Menschen an chronischen Erkrankungen, erhöht sich das Sturzrisiko zusätzlich. 

Umgekehrt beugen Bewegung und körperliche Fitness vielen Erkrankungen vor und erleichtern den Umgang mit ihnen. 

Insbesondere sanfte, achtsame Bewegungsformen aus verschiedenen Kulturkreisen sind auch bei älteren Menschen immer beliebter. 

Vor diesem Hintergrund führen das Universitätsklinikum Freiburg und sieben kooperierende Zentren, darunter auch das Universitätsklinikum Ulm, die großangelegte ENTAiER-Studie durch. 

„Ziel der Studie ist es, herauszufinden, ob achtsame Bewegungstherapien wie Tai Chi und Eurythmie-Therapie die sichere Bewegung älterer chronisch kranker Menschen stärken und ihre Sturzgefahr vermindern“, erklärt Dr. Paul G. Werthmann, Prüfarzt der Studie im Fachbereich Integrative Medizin der Klinik für Allgemein- und Viszeralchirurgie am UKU. 

Die Studie wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert.

Die ENTAiER-Studie soll 550 Menschen mit lang andauernder chronischer Erkrankung umfassen, deren Bewegung nicht mehr die gewohnte Sicherheit und damit ein erhöhtes Sturzrisiko aufweist. 

Per Zufall werden die Teilnehmer*innen einer von drei Behandlungsgruppen zugeteilt. 

Eine Gruppe praktiziert über sechs Monate regelmäßig Tai Chi, eine zweite Gruppe wendet in diesem Zeitraum regelmäßig die Eurythmie-Therapie an. 

Die dritte Gruppe nimmt in dieser Zeit ausschließlich Angebote der Regelversorgung in Anspruch. 

„Wir möchten wissen, welche Auswirkungen die Übungen auf die Teilnehmenden haben. 

Welchen Einfluss hat die Bewegungstherapie auf die Balance und die Mobilität, auf das Risiko zu stürzen und die Angst vor Stürzen? 

Gibt es Auswirkungen auf die Selbstständigkeit bei Alltagstätigkeiten, die gesundheitsbezogene Lebensqualität sowie Stimmung und Kognition?“, so Dr. Werthmann. 

Die Teilnehmer*innen müssen bereit sein, über sechs Monate regelmäßig zu den Therapiestunden zu kommen und zwischendurch zu Hause zu üben. 

Zudem muss täglich ein Kreuz in einen Dokumentationsbogen eingetragen werden, es gibt monatlich ein Telefonat mit der Studienzentrale und insgesamt vier Untersuchungen im Studienzeitraum. 

Auch Menschen mit wenig Bewegungserfahrung und Menschen, die sonst eher eine zurückgezogene Lebensweise pflegen, sind willkommen. 

Die Teilnahme ist freiwillig und kostenlos. 

Auf hohe wissenschaftliche und ethische Qualität wird in der Studie streng geachtet.

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Prof. Dr. Lars Kaestner: Regelmäßigen Marihuana-Rauchern (Haschisch, Cannabis-Raucher): CAV E: Thronmboserisiko -Gesundheitsgefahr auch für Kriegsflüchtlinge

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Cannabis-Raucher haben höheres Thromboserisiko als Nichtraucher

Ein Team um den Saarbrücker Professor Lars Kaestner, Experte für rote Blutzellen, hat beobachten können, dass bei regelmäßigen Marihuana-Rauchern unmittelbar nach dem Konsum von Cannabis die roten Blutzellen der Raucher verstärkt anschwellen. 

• Da sich gleichzeitig die Gefäße verengen, steigt damit das Thromboserisiko kurzfristig an. 

Ob damit eine tatsächliche Gesundheitsgefahr einhergeht, ist allerdings nicht geklärt. 

Die Studie wurde im American Journal of Hematology veröffentlicht. 

Professor Dr. Lars Kaestner Thorsten Mohr  Universität des Saarlandes/

 Es ist ein seit Jahren hitzig diskutiertes Thema in Deutschland: 

Die Freigabe von Cannabis für den privaten Konsum. 

Befürworter betonen, dass Haschisch, Marihuana und andere Produkte der Hanfpflanze „Cannabis sativa“ gesundheitlich keine schwerwiegenden Auswirkungen hätten.  

Gegner der Freigabe warnen vor körperlich und psychisch schwerwiegenden Auswirkungen bis hin zur Gefahr, dass Cannabis als Einstiegsdroge für härtere Drogen gelten könnte.

Wie auch immer diese Debatte letztendlich ausgeht, eine körperliche Reaktion ist nun wissenschaftlich geklärt: 

• Regelmäßige Cannabis-Raucher haben unmittelbar nach dem Rauchen ein gesteigertes Thromboserisiko. 

Das haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Professor Lars Kaestner von der Universität des Saarlandes in einer Studie herausgefunden, die nun im American Journal of Hematology veröffentlicht wurde. Die Wissenschaftler verglichen dabei die Blutzellen von drei Marihuana-Rauchern mit den Blutzellen dreier in etwa gleichaltriger (ca. Mitte 30) Nichtraucher miteinander.

• „Wir haben beobachten können, dass, unmittelbar nachdem Erythrozyten mit dem Cannabis-Wirkstoff Dronabinol in Berührung kommen, diese anschwellen“, erklärt Lars Kaestner, „und zwar bei regelmäßigen Marihuana Rauchern stärker als bei Nichtrauchern“. 

• Der Effekt lasse nach kurzer Zeit wieder nach, eine dauerhafte Veränderung war nicht zu beobachten. 

• Der im Cannabis enthaltene Wirkstoff Dronabinol – auch bekannt als Tetrahydrocannabinol (THC) – stimuliert dabei einen bestimmten Ionenkanal an den Erythrozyten namens TRPV2. 

Dieser Kanal, der die Aufnahme und Abgabe bestimmter Botenstoffe in die Zelle und aus der Zelle heraus reguliert, sorgt in der Folge dafür, dass die Konzentration von Natrium-Ionen in der Blutzelle steigt und vermehrt Wasser aufgenommen wird. 

„Dadurch schwillt die Zelle an“, erklärt Lars Kaestner.

Innerhalb einer Stunde fänden die Zellen wieder in ihre ursprüngliche, Diskus-Form zurück.

Innerhalb dieser Zeit steige jedoch das Thromboserisiko für Cannabis-Raucher leicht an, so Lars Kaestner. 

• Dadurch, dass zum einen die Blutzellen größer und runder sind, bleiben sie in kleinen Kapillaren eher stecken. 

• Zudem verengen sich beim Rauchen von Cannabis die Gefäße, was das Risiko für Mikro-Thrombosen ebenfalls erhöht.“ 

Dass damit tatsächlich auch eine Gesundheitsgefahr einhergehe, kann der Biophysiker allerdings nicht sagen. Diese Frage war nicht Teil der Studie.

Wer sich allerdings nun sorge, dass durchs Rauchen von Cannabis eine gefährliche Thrombose entstehe, sollte Lars Kaestners so simplen wie wirkungsvollen Ratschlag beherzigen: 

„Man kann ja auch einfach aufhören zu rauchen.“

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Originalpublikation:

Flormann, D., Qiao, M., Murciano, N., Iacono, G., Darras, A., Hof, S., Recktenwald, S.M., Rotordam, M.G., Becker, N., Geisel, J., Wagner, C., von Lindern, M., van den Akker, E. and Kaestner, L. (2022), Transient receptor potential channel vanilloid type 2 in red cells of cannabis consumer. Am J Hematol. https://doi.org/10.1002/ajh.26509