Ziele

Das Gehirn des menschlichen Körpers hat einen im Vergleich zu anderen Organen sehr hohen Energieverbrauch. Wenn sein Bedarf die Menge an bereitstehender Energie überschreitet, führt dies zu raschen Veränderungen in seiner Funktion. Eine besonders dramatische Form des Energiemangels tritt bei einem ischämischen Insult auf. Dieser kann zu Gewebsuntergang und schwerwiegenden neurologischen Ausfällen führen und stellt eine der häufigsten Ursachen für Behinderungen und Tod in unserer alternden Gesellschaft dar. Die Gründe für den in Folge eines Schlaganfalls beobachteten verzögerten Zelltod sind recht gut verstanden, darunter die sog. exzitotoxische Wirkung des synaptischen Botenstoffs Glutamat. Die frühen Prozesse, die durch eine mangelnde Energieversorgung an Synapsen hervorgerufen werden, sind hingegen noch weitgehend unbekannt. Ein besseres Verständnis ihrer Ursachen und Auswirkungen ist jedoch geboten, da sie die ersten Ereignisse der ischämischen Kaskade darstellen. Die Forschungsgruppe "Synapsen unter Stress: akute Veränderungen durch mangelnde Energiezufuhr an glutamatergen Synapsen" wird diese Fragen adressieren und die frühen zellulären Antworten nach Unterbrechung der Energieversorgung an Synapsen des Großhirns der Maus in den Blick nehmen. Dabei wird eine Kombination von Molekularbiologie, Biochemie, Elektrophysiologie, Imaging und Optogenetik zur Anwendung kommen, die durch mathematische Simulationen ergänzt werden.

Die FOR 2795 wird sich insbesondere auf Änderungen in Ionenkonzentrationen, in der Transmitterhomöostase, sowie in der Funktion und subzellulären Verteilung von Ionenkanälen fokussieren. Wesentlich hierbei ist die Einbeziehung sowohl von neuronalen Kompartimenten (Prä- und Postsynapse) als auch von Gliazellen (Astrozyten) in die funktionelle Betrachtung, welche eine neue Sichtweise auf Schädigungsmechanismen eröffnen wird. Die einzelnen Teilprojekte der FOR werden eine gemeinsame Strategie für die Induktion von metabolischem Stress anwenden, jedoch unterschiedlich komplexe Systeme bearbeiten. Letztere reichen von Zellkulturen über Gewebeschnitte bis hin zu in vivo-Systemen und einer computergestützten Modellierung. Die o.g. Forschergruppe wird somit die molekularen und zellulären Prozesse an Synapsen, die in direkter Abhängigkeit vom zellulären Energiestatus stehen, entschlüsseln. Des Weiteren wird sie Mechanismen identifizieren, die für akute Störungen der synaptischen Funktion sowie für Zellschädigungen nach Zusammenbruch der Energieversorgung verantwortlich sind. Sie wird damit ein neues, ganzheitliches Verständnis grundlegender Pathomechanismen generieren, welches dringend für die Entwicklung besserer therapeutischer Strategien zur Behandlung von Schlaganfall-induzierten Hirnschädigungen benötigt wird.

Sprecherin

Prof. Dr. Christine R. Rose

Institut fuer Neurobiologie Heinrich-Heine-Universitaet
Gebäude: 26.02
Etage/Raum: 00.35
40225 Duesseldorf
Tel.: +49 211 81-13416

Stellvertreter

Prof. Dr. Christoph Fahlke

Institute of Complex Systems 4 (ICS-4) Zellulaere Biophysik Forschungszentrum Juelich GmbH
52425 Juelich
Tel.: +49 2461 61-3016
Verantwortlich für den Inhalt: E-Mail sendenProf. Dr. Christine R. Rose