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Die Rolle von Ionen-Kanälen, Extrazellulärmatrix und Transmitter-Rezeptoren bei Sakkadenstörungen

Fachliche Zuordnung Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
Förderung Förderung von 2020 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434691666
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Augenbewegungen sind essentiell für die Stabilisierung des visuellen Bildes bei Kopf- und Körperbewegungen, aber auch für die visuelle Orientierung durch Sakkaden, die die Fovea der Netzhaut auf interessierende Blickziele richten. Sakkaden sind sehr schnell, müssen aber sehr genau sein, was durch das präzise und gut getimte Feuern von hauptsächlich zwei hochaktiven Neuronengruppen im Hirnstamm erreicht wird: Burst- und Omnipause-Neurone, die zusätzlich durch Kleinhirnbahnen über den Nucleus fastigialis kontrolliert werden. Eine Fehlfunktion dieser Neurone kann zu verlangsamten oder oszillierenden Augenbewegungen führen, wie sie beim Opsoklonus auftreten. Das Fehlen struktureller Läsionen von Burst- und Omnipause-Neuronen und die Entwicklung neuromimetischer Modelle führten zu der Hypothese, dass z.B. bei Opsoklonus die Membranbiologie dieser Neuronen oder des Kleinhirns gestört sein könnte. In dem geförderten Projekt untersuchten wir mit immunhistochemischen Methoden an dünnen Paraffinschnitten von Hirnstammgewebe von Rhesusaffen und menschlichen Kontrollpersonen die Expression von Ionenkanälen, Kalzium-bindenden Proteinen und perineuronalen Netzen, die allesamt die hohen Feuerraten der Neuronen ermöglichen. Die Befunde wurden dann mit entsprechenden Färbungen an Hirnstammschnitten von einem Opsoklonus-Fall verglichen. Wir konnten zeigen, dass Burst- und Omnipause- Neuronen bei Affen und Menschen über die erforderlichen Ionenkanäle verfügen, die hohe Entladungsraten für Bursts (mehr als 1000 Hz) oder anhaltende tonische Aktivität (wie bei den Omnipause-Neuronen) ermöglichen. Beim Opsoklonus wurden bisher keine qualitativen Unterschiede im Ionenkanalprofil zwischen Omnipause- und Burst-Neuronen festgestellt. Im Kleinhirn des Opsoklonus-Falles gab es jedoch eine leichte Reduktion der Purkinje-Zellen und im Nucleus fastigii eine signifikante Expression des GABA-Synthese-Enzyms Glutamat- Decarboxylase in den von Purkinjezellen angesteuerten Neuronen. In einer Studie an zwei Motoneurontypen der äußeren Augenmuskeln konnten wir außerdem zeigen, dass sich die kürzlich entdeckten Unterschiede in der Feuerungsrate und der Schwelle dieser Motoneurone in unterschiedlichen Ionenkanalprofilen widerspiegeln. Insgesamt hat diese Forschung die immunhistochemische Methode als valides Instrument für die indirekte Analyse der physiologischen Eigenschaften verschiedener Neuronen im okulomotorischen System von Affen und Menschen bestätigt, die auf klinische Post-mortem-Fälle angewendet werden kann. Die gewonnenen Daten können dann in Modelle eingespeist werden, um Vorhersagen für die zu erwartenden Augenbewegungsstörungen zu erhalten, aber auch um medikamentöse Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln.

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