PD Dr. Mathias Schmidt: Autophagie: Behandlung Stress-induzierter Stoffwechselerkrankungen (depressiven Erkrankungen und Angststörungen)

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Stressfaktor reguliert Fettleibigkeit

Das Max-Planck-Institut für Psychiatrie und das Universitätsklinikum Bonn konnten erstmals einen Stressfaktor im Gehirn direkt mit dem zelleigenen Recyclingprogramm und Fettleibigkeit in Verbindung bringen. 

Dies könnte einen vollkommen neuen Ansatz zur Behandlung Stress-induzierter Stoffwechselerkrankungen ermöglichen.

• Vom Protein FKBP51 wissen Forscher schon länger, dass es in Zusammenhang mit depressiven Erkrankungen und Angststörungen steht. 

Es ist an der Regulierung des Stresssystems beteiligt – ist das gestört, können psychische Erkrankungen entstehen. 

Nun haben die Forscher am Max-Planck-Institut (MPI) für Psychiatrie und des Universitätsklinikums Bonn (UKB) eine neue überraschende Rolle dieses Proteins entdeckt: 

Es fungiert als molekulares Bindeglied zwischen dem Stress-Regulationssystem und Stoffwechselvorgängen im Körper. 

Ein zentraler Mechanismus in diesem Zusammenhang ist die Autophagie, die zelluläre Müllabfuhr.

„Autophagie ist das Recyclingprogramm der Zelle, um alte oder beschädigte Proteine zu beseitigen. Es kann dadurch Alterungsprozessen entgegenwirken und - wie wir jetzt zeigen konnten - Fettleibigkeit verringern“, erklärt Nils Gassen, Leiter der Forschungsgruppe Neurohomöostase am UKB, einer der Projektleiter. Mathias Schmidt, Projektleiter vom MPI für Psychiatrie, ergänzt: 

„Dass der Stressfaktor FKBP51 im Gehirn ein Master-Regulator für Autophagie und damit Fettleibigkeit ist, eröffnet eine Reihe von neuen Interventionsmöglichkeiten, von der pharmakologischen Manipulation des FKBP51-Proteins bis hin zu Autophagie-induzierenden Fastenkuren oder Sportprogrammen.“

Stressresilienz für jedermann

Die Möglichkeiten, die die neuen Erkenntnisse eröffnen, sind sehr vielseitig. 

Gerade in Zeiten einer weltweiten Pandemie wird deutlich, wie stark unkontrollierbarer Stress unsere Psyche und unseren Körper beeinflusst. 

Dabei kann man Prozesse wie die Autophagie durch einen aktiven Lebensstil und gesunde Ernährung selbst positiv beeinflussen. 

Gassen und Schmidt planen daher weiterführende Projekte, die konkrete Daten liefern sollen, wie jeder Einzelne seine Autophagie und damit seine individuelle Stressresilienz steigern kann.

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PD Dr. Mathias Schmidt
Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Psychiatrie
Tel.: 089-30622-519
Mail: mschmidt@psych.mpg.de

Dr. Nils Gassen
Forschungsgruppenleiter Neurohomöostase am Universitätsklinikum Bonn
Tel: 0228-287-15793
Mail: Nils.Gassen@ukbonn.de

Kraepelinstrasse 2-10
80804 München
Deutschland
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Anna Hein
Telefon: 089 30622 516
E-Mail-Adresse: anna_hein@psych.mpg.de

Anke Schlee
Telefon: 08930622263
E-Mail-Adresse: anke_schlee@psych.mpg.de

Originalpublikation:

Science Advances, March 9, 2022
https://doi.org/10.1126/sciadv.abi4797

 

Dr. Daniel Dumitrescu: Telemedizin und Herzinsuffizienz - Programm HerzConnect

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Selbstbestimmt leben trotz Herzinsuffizienz

Telemedizin im Fokus: Sicherheit und Lebensqualität zu Hause

• Herzinsuffizienz ist in Deutschland die häufigste Ursache für eine Krankenhauseinweisung. 

• Neuere Studien zeigen, dass die Zahl stationärer Klinikaufenthalte dank einer vorsorglichen und engmaschigen telemedizinischen Betreuung deutlich verringert werden kann. 

Betroffene bleiben in ihrer gewohnten Umgebung und profitieren von der ärztlichen Begleitung aus der Ferne mit besserer Lebensqualität.

Dr. Daniel Dumitrescu, Kardiologe am Herz- und Diabeteszentrum NRW, Bad Oeynhausen (Foto: Marcel Mompour). HDZ NRW

Ingo von Garnier: (85) gehört zu den mehr als 2,5 Millionen Herzinsuffizienz-Patienten in Deutschland. Im vergangenen Jahr musste er sich einer Operation am Herzen unterziehen, die lange Krankenhaus- und Reha-Aufenthalte zur Folge hatte. Ob er wieder selbständig zu Hause leben können würde, war zunächst ungewiss. „Es war eine schwere Zeit“, erinnert sich seine Frau Helga. „Um ihm weiterhin ein selbstbestimmtes und aktives Leben zu ermöglichen, war es wichtig, ihm die Möglichkeit einer häuslichen Betreuung zu ermöglichen. 

Mit dem Programm HerzConnect® hatten wir die Chance, ein normales Leben bei gleichzeitig hoher medizinischer Sicherheit zu führen.“ Die Erleichterung ist ihr deutlich anzumerken.

Helga und Ingo von Garnier (Foto: HDZ NRW).

Nicht heilbar, aber gut beherrschbar

Herzinsuffizienz ist nicht heilbar, doch bei adäquater Therapie können Betroffene je nach Allgemeinzustand und Lebensstil ein weitgehend normales Leben führen. Entscheidend ist eine engmaschige medizinische Begleitung: Je früher gehandelt wird, umso besser sind die Aussichten. Gerade im höheren Alter und abnehmender Mobilität kann der Gang zum Arzt oder zur Ärztin – nicht nur in Zeiten einer Pandemie – eine große Hürde darstellen.

Als Teilnehmer des Programms HerzConnect® bleiben Ingo von Garnier diese Wege größtenteils erspart. Möglich gemacht wird es durch mobile telemedizinische Geräte und den regelmäßigen Telefonkontakt zum betreuenden Team am Herz- und Diabeteszentrum NRW (HDZ NRW), Bad Oeynhausen, welches auch mit den behandelnden Ärztinnen und Ärzten kommuniziert. Das eigenständige Messen der Vitalwerte sowie das Einpflegen in die Smartphone-App gehören zu seiner täglichen Routine. 

 In die korrekte Handhabe von Smartphone, Blutdruckmessgerät, Körperwaage und EKG-Gerät wurden er und seine Frau zu Beginn des Programms ausführlich eingewiesen. Zudem steht das Paar in engem Kontakt mit den Expertinnen und Experten des Instituts für angewandte Telemedizin (IFAT) am HDZ NRW. „Ich gebe Bericht, und das Zentrum ist zufrieden – wie ich auch. Wir haben das alles so gut im Griff, dass ich bisher nicht wieder in ein Krankenhaus musste“, so Ingo von Garnier.

Ärztliche Betreuung aus der Ferne

Zusätzlichen ärztlichen Rat erhält Ingo von Garnier auch aus dem Zentrum für Herzinsuffizienz am HDZ NRW. Hier wird auf Basis der erfassten Daten gemeinsam mit dem IFAT-Team darüber entschieden, welche therapeutischen Maßnahmen zu treffen sind. Zudem wird frühzeitig erkannt, ob womöglich doch ein Klinikaufenthalt für weiterführende Diagnostik oder Behandlung notwendig wird. Hauptansprechpartner bleiben dabei stehts die behandelnden Hausärztinnen und Hausärzte, die kontinuierlich über das IFAT informiert werden.

Dr. Daniel Dumitrescu, Oberarzt und Kardiologe am Zentrum für Herzinsuffizienz des HDZ NRW: „Das Konzept, chronische Erkrankungen aus der Ferne zu betreuen, hat viele Vorteile. Verschlechterungen des Zustands lassen sich durch die engmaschige Begleitung viel früher erkennen, wodurch sich wiederum Krankenhaus-Aufenthalte deutlich verkürzen oder sogar vermeiden lassen, weil wir entsprechend rasch intervenieren können. Nicht zuletzt können die Überwachungsprogramme dadurch auch das Überleben der Patientinnen und Patienten verlängern.“

Mehr Sicherheit für mehr Lebensqualität

Die Kardiologin Dr. Denise Guckel hat das Telemonitoring von Ingo von Garnier von Anfang an ärztlich betreut. „Seit Beginn seiner Teilnahme zeigt unser Patient einen sehr positiven Verlauf“, berichtet sie. „Durch frühzeitige Intervention bei gelegentlich auftretenden leichten Verschlechterungen seiner Vitaldaten konnte der Gesundheitszustand sehr gut stabilisiert werden.“ Auch die Lebensqualität habe sich spürbar gesteigert. Neben dem körperlichen Befinden geht es bei HerzConnect® auch um den allgemeinen Lebensstil.

Das Programm umfasst strukturierte Gespräche zum besseren Umgang mit der Erkrankung durch speziell geschultes Personal. Durch die umfassende Aufklärung werden die Betroffenen zum Manager ihrer Erkrankung und erfahren, wie sie ihr Leben selbstbestimmt und zugleich sicher gestalten können.

Aus der regelmäßigen telefonischen Betreuung entwickelt sich zudem nicht selten ein besonderes Vertrauensverhältnis, das die Teilnehmenden auf beiden Seiten zu schätzen wissen. Das fördere nicht nur die Motivation, den Behandlungsplan einzuhalten und sich aktiv an der Krankheitsbewältigung zu beteiligen, sondern bewirke auch ein Gefühl von Sicherheit, berichtet Helga von Garnier: „Wir sind begeistert. Es ist eine große Beruhigung für mich, meinen Mann so gut betreut zu wissen und umfassend informiert zu sein.“

Als Spezialklinik zur Behandlung von Herz-, Kreislauf- und Diabeteserkrankungen zählt das Herz- und Diabeteszentrum Nordrhein-Westfalen (HDZ NRW), Bad Oeynhausen mit 35.000 Patienten pro Jahr, davon 14.600 in stationärer Behandlung, zu den größten und modernsten Zentren seiner Art in Europa.

Technologie-Partnerschaft zu HerzConnect®

Das Telemedizin-Programm HerzConnect® ist im Rahmen einer Technologie-Partnerschaft zwischen Siemens Healthineers und dem Herz- und Diabeteszentrum NRW (HDZ NRW), Bad Oeynhausen, entstanden. Es basiert auf der Technologie des teamplay MyCare Companion von Siemens Healthineers. Über eine webbasierte Plattform, sowie eine Smartphone-App, können medizinisches Personal und Betroffene relevante Gesundheitsinformationen austauschen.

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Univ.- Prof. Dr. med. Alper Öner: Kardiologischer Schock

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Ein zweites Leben – Rostocker Ärzte bringen „stehendes“ Herz eines 38-Jährigen wieder zum Schlagen

Durch die umsichtige ärztliche Notfallversorgung und den Einsatz modernster Medizintechnik der Universitätsmedizin Rostock konnte das Leben eines 38-jährigen Rostockers gerettet werden. 

Nach einem Herzstillstand konnte sein Herz ohne Folgeschäden wieder zum Schlagen gebracht werden.

Es ist der letzte Januartag 2022. Gemeinsam mit einem Kollegen ist der 38-jährige Kranmonteur in 36 Metern Höhe auf den Turm eines Krans gestiegen. Plötzlich spürt er einen stechenden Schmerz in der Brust. Sein Gesicht verfärbt sich aschgrau. Auf der Stirn werden Schweißperlen sichtbar. Sein Kollege fragt, ob alles in Ordnung sei. „Es geht gleich wieder“, sagt der Rostocker. Und erzählt, dass er vor drei Tagen schon einmal ähnliche Symptome hatte. Dachte an Verspannungen. Der Kollege erkennt, dass er sofort dringend Hilfe braucht und fragt ihn noch schnell, ob er die zehn Meter Abstieg bis ins Kran-Plateau alleine schafft. Das gelingt. Der Kollege ruft den Notdienst.
Schnell sind die Höhenretter der Rostocker Feuerwehr mit einer Spezialausrüstung vor Ort und bringen den Mann mit dem Rettungswagen ins Herzzentrum der Universitätsmedizin Rostock. Hier erkennen die handelnden Ärztinnen und Ärzte sofort den Ernst der Lage. Der Patient ist in einem extrem schlechten Zustand – ein kardiologischer Schock: kreideweis, mit niedrigem Blutdruck und klassischen Veränderungen im EKG, nicht ansprechbar.

Dem Tod näher als dem Leben
„Bei dem Patienten zeigte sich bei der Untersuchung im Herzkatheter-Labor, dass der so genannte Hauptstamm, also das Gefäß, das in der Regel 75 Prozent der Herzmuskulatur mit Blut versorgt, verschlossen war“, sagt Professor Alper Öner, der gemeinsam mit Professor Hüseyin Ince das Herzzentrum der Rostocker Unimedizin leitet. 

Für die beiden Experten, die im Fachgebiet der Herzmedizin international einen Namen haben, grenzt es an ein Wunder, den Patienten überhaupt lebend im Krankenhaus zu empfangen. „Patienten mit diesem Befund sind meist schon vor Ort tot“, sagt Professor Ince. Selbst diejenigen, die mit diesem Befund noch im Krankenhaus aufgenommen werden, hätten eine extrem niedrige Überlebenschance. „Das liegt daran, dass das Herz ein Muskel ist, der auf permanente sauerstoffreiche Blutzufuhr angewiesen ist“, betont Professor Öner, der bei der Behandlung Regie führte. „Bei einem Hauptstammverschluss wie in diesem Fall ist man dem Tod näher als dem Leben“.
Unbestechlich signalisierte der Ultraschall den Ärzten, dass das Herz des 38-Jährigen „stand“ und somit das Leben des Familienvaters von drei Kindern noch weniger als am seidenen Faden hing. Denn, der Befund bedeutete auch, dass kaum noch Blut in den Kreislauf gepumpt werden konnte. Allen beteiligten Spezialisten um Oberarzt Stephan Valenta war klar, dass sich, selbst wenn mit Hilfe eines Stents das Gefäß geöffnet werden würde, das Herz nicht erholen, sprich: pumpen würde.

Technik hilft heilen
Für Professor Öner gibt es in solchen Grenzsituationen nur die Devise: „Alles was möglich ist, tun. Technik hilft heilen“. Die Technik, die hier hilft, sind Herz-Lungen-Maschinen. Diese verwenden Herzchirurgen für die offene Herz-OP: Mit Hilfe von großen Schläuchen, im Durchmesser zwei Zentimeter, wird das Blut aus dem Körper gezogen, mit Sauerstoff angereichert und wieder in den Körper zurückgeführt.
Doch diese Maschine alleine hätte dem Patienten nicht das Leben gerettet, „weil sie nicht die Eigenschaft hat, das angegriffene Herz zu entlasten“, erklärt Professor Öner. Da konnte nur eine weitere Maschine, die so genannte Impella, unterstützen. Diese minimalinvasive, temporäre Herzpumpe arbeitet mit Echtzeit-Intelligenz und ermöglicht eine bessere Erholung des Herzens. Sie schafft es, zwei bis dreieinhalb Liter Blut in der Minute zu pumpen und reduziert dadurch die Last, die das Herz sonst bewältigen muss. Denn wichtig ist, dass die Heilungskräfte des Körpers, die nötige Zeit bekommen, um aktiviert zu werden. „Hier geht es um Sekunden, Minuten, oft aber auch Stunden, die für die körpereigenen Heilungskräfte benötigt werden“, verdeutlicht Professor Öner.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit rettet Leben
Das Implantieren dieser Technik durch Kardiologen ist das eine; das andere das Führen und Bedienen der lebensrettenden Maschinen, das einen sehr hohen Spezialisierungsgrad der beteiligten Teams voraussetzt. Beispielsweise von der Anästhesiologie und Intensivtherapie um Professor Daniel Reuter sowie der Abteilung für Pneumologie mit Professor Johann Christian Virchow an der Spitze und Professor Pascal Dohmen aus der Herzchirurgie. 

Und genau das sei es, was die Unimedizin in Rostock auszeichne, die interdisziplinäre Zusammenarbeit aller Fachbereiche, unterstreicht der Dekan der Medizinischen Fakultät, Professor Emil Reisinger. „Wir setzen in Rostock auf den Schwerpunkt Medizintechnik und forschen gemeinsam mit den technischen Fakultäten der Universität Rostock an Neuentwicklungen hochtechnischer Geräte, die den Patienten zugutekommen“. 

Die Professoren Ince und Öner danken dem Vorstand, dass beide Herzmaschinen in ihrem Herzzentrum verfügbar sind. Denn: Die Kosten sind hoch und werden oft nicht durch das Vergütungssystem der Krankenkassen vollständig abgedeckt.

Hören Sie auf Ihr Herz!
Gegenwärtig befindet sich der Patient in der Reha, er fühle sich gut, könne kurze Strecken gehen und Treppen steigen. Die Ehefrau des Patienten ist sich sicher: „Die Technik funktioniert nur, wenn großartige Menschen dahinterstehen.“ Sie sei dem Herzzentrum der Universitätsmedizin Rostock unendlich dankbar für die großartige Leistung, die ihrem Mann ein zweites Leben ermögliche. Besonders glücklich sei sie, dass er keine geistigen Schäden davongetragen habe. Und er habe einen anderen Lebensstil anvisiert, er wolle nicht mehr rauchen und sich in Zukunft gesünder ernähren.
Dass sich das Herz des Patienten gut erholt habe, „grenzt fast an ein Wunder“, betont Professor Ince und zeigt sich, wie er sagt, „ein bisschen stolz“ auf das, was das Rostocker Herzzentrum geleistet habe. „Der Patient hat keinen Herzschaden genommen. Weder beim Sport, noch beim Arbeiten oder Feiern wird er eingeschränkt sein.“ Die Krankheit werde ihn zwar begleiten, „aber wir halten sie in Schach“, sind sich die Professoren Öner und Ince einig. Ihre Botschaft an ihn: „Hören Sie auf Ihr Herz!“

Uni-Rektor Professor Wolfgang Schareck, selbst Mediziner, sagt: „Dank und Glückwunsch diesem Team und dem Patienten alles erdenklich Gute!“ Der Wissenschafts- und Forschungsschwerpunkt der beiden Rostocker Kardiologen Professor Öner und Ince in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Implantat-Technologie und Biomaterialien, geführt durch Professor Klaus-Peter Schmitz, liegt auf dem Gebiet der Medizintechnik. Die wunderbare Lebensrettung eines jungen Familienvaters, bei dem es gelang, mit spezialisierter ärztlicher Notfallversorgung und dem Einsatz modernster Medizintechnik ein Herz ohne bleibende Schäden wieder zum Schlagen zu bringen, zeigt, dass der beschrittene Weg der richtige ist. 

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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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Dr. Daniela Mauceri
Interdisziplinäres Zentrum für Neurowissenschaften
Telefon (06221) 54-16508
mauceri@nbio.uni-heidelberg.de

Grabengasse 1
69117 Heidelberg
Deutschland
Baden-Württemberg

Dr. Ute Müller-Detert
Telefon: 06221 / 54 - 19017
Fax: 06221 / 54 - 2317
E-Mail-Adresse: ute.mueller-detert@rektorat.uni-heidelberg.de

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

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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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E-Mail: vstein@uni-bonn.de

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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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Prof. Dr. Christine Josenhans
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Deutsches Zentrum für Infektionsforschung
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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