Eine neue Schuldige für epileptischer Anfälle

Epileptische Anfälle auftreten, wenn Nervenzellen im Gehirn übermäßig aktiv. , Eine neue Studie von MIT Neurowissenschaftler legt jedoch nahe , dass einige Anfälle können in nicht-neuronalen Zellen als Glia bekannt, die lange geglaubt wurden , um eine bloße Nebenrolle in der Gehirnfunktion spielen stammen .

In einer Studie an Fruchtfliegen , die Forscher identifizierten eine Glia -Zellen- Mutation, die die Fliegen viel anfälliger für epileptische Anfälle macht . Mutationen in dem Gen , das die Kommunikation Gliazellen ' mit Nervenzellen beeinflusst , scheinen Neuronen viel mehr erregbar zu machen. Daß Erregbarkeit macht die Fliegen eher als Reaktion auf Umweltreize , wie extremen Temperaturen zu ergreifen.

Dies ist das erste Mal, dass jemand gezeigt hat, im lebenden Tier , dass Mutationen in Gliazellen können epileptische Anfälle zu produzieren. Bekämpfung der Auswirkungen der Glia- Mutation kann eine vielversprechende neue Strategie für die Entwicklung sein Epilepsie Behandlungen , sagt Troy Littleton, ein MIT- Professor für Biologie und Leiter des Forschungsteams .

" Dieser Signalweg von Gliazellen mit Neuronen wahrscheinlich steuert die Brenneigenschaften von Neuronen , und wenn es hyperaktiviert , feuern die Neuronen zu viel. Alles, was diese Hyperaktivität verhindern würde, könnte eine mögliche therapeutische ", sagt Littleton, der auch ein Mitglied des MIT PICOWER Institut für Lernen und Gedächtnis .

Littleton und Erstautor Jan Melom , ein Doktorand in MIT Fachbereich Biologie, beschrieben ihre neuen Erkenntnisse in der Online-Ausgabe der Zeitschrift für Neurowissenschaften .

Entstehung der Anfälle

Gliazellen , die etwa die Hälfte der Zellen im Gehirn zu machen, haben viele Nebenrollen , darunter Dämpfung Neuronen und ihnen helfen, Verbindungen untereinander zu bilden. Doch in den letzten Jahren , Neurowissenschaftler haben Beweise für weitere wichtige Funktionen , wie die Unterstützung bei der Kommunikation zwischen Nervenzellen gefunden.

Frühere Studien hatten gezeigt, dass Gliazellen werden während epileptischer Anfälle hyperaktiv , aber es war nicht klar, ob der Gliazellen ' Hyperaktivität wurde die Beschlagnahme verursacht oder ob sie nur zu reagieren , um neuronale Hyperaktivität. Die neue Studie zeigt , dass die Gliazellen tatsächlich provozieren die Beschlagnahme , so die Forscher .

"Wir wissen, dass wir Ausschlagen ein Gen, das nur in diesem einen Zellpopulation ist ausgedrückt , von Glia ", sagt Melom . "Es ist eindeutig , dass die Beschlagnahme ursprünglich ergibt sich aus Fehlern in der Gliazellen und nicht in den Nervenzellen. "

Littleton Labor verwendet Fruchtfliegen als Modellorganismus für die Untersuchung der neuronalen Entwicklung und der Bildung von Synapsen , den Verbindungen zwischen den Neuronen . Um die an diesen Prozessen beteiligten Gene zu lokalisieren , mutieren sie Fruchtfliege Genome und Screening der resultierenden Fliegen für abnorme Züge. Die meisten Mutationen in Neuronen , aber in diesem Fall , fanden die Forscher , die mit Gliazellen Mutationen in einem Gen namens Zydeco sie verursacht die Fliegen um Anfälle bei hohen Temperaturen unterzogen fliegt .

Eine weitere Untersuchung der Zydeco -Gens zeigte, dass seine normale Funktion ist , um loszuwerden, Kalzium in der Glia . Dies hilft, glial Schwankungen Kalziumspiegel , der die MIT-Team beobachtet erstmals in fly Gliazellen regulieren.

Wenn Zydeco mutiert ist , die Schwankungen zu stoppen , so dass Calcium in den Gliazellen aufzubauen . Durch einen unbekannten Prozess , induziert diese in der Nähe Neuronen hyperaktiv zu werden und macht sie eher als Reaktion ergreifen gegen Hitze, Kälte oder Schütteln. "Es ist klar , dass ihr Nervensystem sind hypererregbarer eine Menge Reize aus der Umwelt ", sagt Littleton .

Dies ist eines der wenigen Beispiele Wissenschaftler der Glia -Neuronen -Aktivität ' Brennen beeinflussen gefunden.

" Neuronen sind immer noch mit die wichtigsten Informationen ", sagt Littleton . "Sie sind die, die im Gespräch . Aber Glia irgendwie hören und in stetiger Ausgang der Neuronen . Wenn das Ausgangssignal durch Glia gestört , das gesamte System fehlschlägt es . "

Erregungsquellen

Die Wissenschaftler erforschen jetzt die Verbindung zwischen Gliazellen Kalziumspiegel und die neuronale Erregbarkeit . Eine Theorie ist, dass zu viel Calcium erzeugt eine Flut von Neurotransmitter oder andere Faktoren, die Glia normalerweise in einer streng regulierten Art und Weise absondern. Diese ungeregelte Ausschüttung könnte die Neuronen hyperexcite , sagt Littleton .

" Glia in die Unterhaltung, die Neuronen , die angeworben , und sie können die Modulation durch die Freigabe dieser Faktoren, die Aktivität zu kontrollieren ", sagt Littleton . " Erhöhte Calcium kann eine Situation, in der Gliazellen sind nicht mehr die Freigabe dieser Faktoren in einer geregelten Art und Weise zu erstellen , aber sie sind frei sie die ganze Zeit . "

Im menschlichen Gehirn sind Astrozyten die Zellen am ähnlichsten der Fruchtfliege in dieser Studie beobachtet Gliazellen , so die Forscher . Diese Zellen umhüllen die Zellkörper der Neuronen und sind auch die häufigste Art von Gliazellen im menschlichen Gehirn . Es ist noch nicht bekannt, ob diese Zellen exprimieren eine der fünf menschlichen Versionen des zydeco Gens.

Obwohl weitere Studien erforderlich , die Ergebnisse deuten darauf , dass Kalzium verhindert den Aufbau in Gliazellen oder Astrozyten könnte neuronale Erregbarkeit verringern und die Tendenz, als Reaktion auf Reize aus der Umwelt zu nutzen, so die Forscher . "Es ist noch ein weiter Weg , aber die Fliege Arbeit legt nahe, dass die Verringerung der Glia- Calcium-Spiegel wirksam wäre in Abschwächung Erregbarkeit ", sagt Littleton .

Solche Medikamente können auch die sedierende Nebenwirkungen oft mit aktuellen Epilepsie Medikamente gesehen zu beseitigen, sagt Maiken Nedergaard , Professor für Neurochirurgie an der University of Rochester , die nicht an der Forschung beteiligt war.

"Man könnte neue Medikamente, die Gliazellen Ziel und nicht nach unten , das Gehirn so viel langsamer vorstellen , " Nedergaard und fügt hinzu, dass die Studie ist ein wichtiger Schritt für das Verständnis Rolle Gliazellen ' im Gehirn.

Die MIT-Forscher suchen jetzt nach anderen Komponenten der Weg, der Glia- Calcium-Spiegel , um neuronale Hyperaktivität verbindet , die zur Entdeckung von anderen potenziellen Angriffspunkte für Arzneimittel führen könnte.