Die Forscher um Jana Wrosch vom Lehrstuhl für Psychiatrie und Psychotherapie und Dr. Nicolai Savaskan vom Lehrstuhl für Neurochirurgie haben festgestellt, dass eine neue Gruppe von Chemotherapeutika die gesunden Nervenzellen im Gehirn der Patienten angreifen. Dabei handelt es sich um sogenannte xCT-Inhibitoren, die häufig bei Leber-, Nieren- und Schilddrüsenkrebs eingesetzt werden. Eine solche Schädigung kann weitreichende Folgen für das Gehirn haben und schlimmstenfalls zu Nebenwirkungen führen.
Ordnung wird gestört
Aufnahme mit dem Fluoreszenzmikroskop: Zellskelett der Neuronen (gelb) mit Synapsen (türkis), die mit der SOFA-Methode zum Leuchten gebracht wurden und Zellkerne (blau). Der Maßstab am unteren Bildrand entspricht 50µm. © Marc DahlmannsDamit ein Signal zwischen zwei Nervenzellen übertragen werden kann, werden kleine Vermittlungsmoleküle in den Synapsen aktiviert, die Neurotransmitter. Diese sind in fertigen Paketen zur Übertragung bereit und warten in kleinen Bläschen, den synaptischen Vesikeln, auf ihren Einsatz.
Erhält ein Neuron ein Signal, werden ein paar der Bläschen aktiviert und geöffnet, die Neurotransmitter fließen hinaus und gelangen zur anderen Nervenzelle, die das Signal erkennt und die Information erhält. Je nachdem welches Signal übertagen wird, werden verschieden viele Bläschen aktiviert.
Deshalb sind die Bläschen schon in drei gestaffelten Bereitschaftsgruppen vorprogrammiert. Damit eine Nervenzelle also richtig funktioniert, muss sie flexibel auf verschiedene Signale reagieren können. Sind die Bläschengruppen zu klein oder zu groß, wird die Signalübertragung gestört, was im schlimmsten Fall zu spürbaren Folgen wie Depressionen führen kann.
SOFA-Technik macht Störung sichtbar
Die Wissenschaftler untersuchten gesunde Nervenzellen unter dem Einfluss einer Chemotherapie mittels einer neuen Technik namens SOFA (Synaptic Optogenetic Fluorescence Analysis). Dabei konnten sie die DNA der Nervenzellen so verändern, dass die Vesikel in einem Fluoreszenzmikroskop aufleuchten und die Forscher nachmessen konnten, wie groß die einzelnen Vesikelpools sind.
Dabei haben sie festgestellt, dass die getesteten Chemotherapeutika die feine Abstimmung der Bläschengruppen durcheinanderbringen und das Zusammenspiel der Signalübertragung verhindern. Die Nervenzellen werden schon bei geringster Dosierung der Medikamente so stark geschädigt, dass sie nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten konnten.
„Unsere Befunde legen nahe, dass die von Patienten erlittenen neuro-psychiatrischen Symptome möglicherweise eine direkte Nebenwirkung bestimmter Chemotherapeutika sind“, erklärt Wrosch. „Unsere SOFA-Technologie stellt ein effektives Werkzeug dar, um neue Medikamente vorab zu testen und so herauszufinden, wie die Medikamente auf die Nervenzellen wirken.“
Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Publikation: Marc Dahlmanns et al.; Chemotherapeutic xCT inhibitors sorafenib and erastin unraveled with the synaptic optogenetic function analysis tool; Cell Death Discovery, 2017; DOI: 10.1038/cddiscovery.2017.30
