Wissenschaftler des Instituts für Neurobiologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) entwickelten mit Bonner Kollegen und unter Beteiligung eines Berliner Optoelektronik-Unternehmens ein neues Messverfahren, mit dem sie die zellulären Ursachen von Hirnödemen besser entschlüsseln können. Dass vor allem der Ionenkanal TRPV4 eine wichtige Rolle spielt, beschreiben sie in der aktuell veröffentlichen Originalarbeit. Ein neues Messverfahren, mit dem sich zelluläre Ursachen von Hirnödemen, das sind Anschwellungen des Gehirngewebes, besser entschlüsseln lassen: Das haben Forscher der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf zusammen mit Bonner Kollegen und unter Beteiligung des Berliner Optoelektronikers Picoquant entwickelt.

Extrem hohe Auflösung

Eine Operation zur Entfernung des Schädeldachs, die sogenannte Kraniektomiem, ist oft nötig, um dem Gehirn genügend Raum zu verschaffen. Diese OP ist aber nicht ohne Risiken - und sie unterdrückt auch die gefährliche Schwellung nicht. Das neue bildgebende Verfahren "rapidFLIM" stellt in Echtzeit die Veränderungen dar, die zur Schwellung von Nervenzellen führen. Zelluläre Prozesse werden so in bisher unerreichter zeitlicher Auflösung sichtbar. Im Labor wurden die Bedingungen eines ischämischen Schlaganfalls mit Folgen für die Nervenzellen nachgestellt. "Mithilfe des rapidFLIM konnten wir zeigen, dass eine zusammenbrechende zelluläre Energieversorgung - eine der wesentlichen Begleiterscheinungen eines Schlaganfalls - dazu führt, dass Nervenzellen schnell mit Natriumionen beladen werden. Dies wiederum verursacht die nachfolgende Zellschwellung maßgeblich", so Erstautor Jan Meyer.

BU: Mikroskopische Fluoreszenz-Lebenszeit-Aufnahme eines hippocampalen CA1-Pyramidenneurons. Das Neuron wurde über eine sogenannte Patchpipette mit dem Natrium-sensitiven Farbstoff ING-2 gefüllt.

Abbildung: © HHU/Niklas J. Gerkau, Institut für Neurobiologie

Natriumbeladung im Fokus

Ein neues Messverfahren, mit dem sich zelluläre Ursachen von Hirnödemen, das sind Anschwellungen des Gehirngewebes, besser entschlüsseln lassen: Das haben Forscher der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) zusammen mit Bonner Kollegen und unter Beteiligung des Berliner Optoelektronikers Picoquant entwickelt.

Extrem hohe Auflösung
Eine Operation zur Entfernung des Schädeldachs, die sogenannte Kraniektomiem, ist oft nötig, um dem Gehirn genügend Raum zu verschaffen. Diese OP ist aber nicht ohne Risiken - und sie unterdrückt auch die gefährliche Schwellung nicht. Das neue bildgebende Verfahren "rapidFLIM" stellt in Echtzeit die Veränderungen dar, die zur Schwellung von Nervenzellen führen. Zelluläre Prozesse werden so in bisher unerreichter zeitlicher Auflösung sichtbar.

Im Labor wurden die Bedingungen eines ischämischen Schlaganfalls mit Folgen für die Nervenzellen nachgestellt. "Mithilfe des rapidFLIM konnten wir zeigen, dass eine zusammenbrechende zelluläre Energieversorgung - eine der wesentlichen Begleiterscheinungen eines Schlaganfalls - dazu führt, dass Nervenzellen schnell mit Natriumionen beladen werden. Dies wiederum verursacht die nachfolgende Zellschwellung maßgeblich", so Erstautor Jan Meyer.

Natriumbeladung im Blick und wesentliche Rolle des TRPV4-Kanal entdeckt

Die Forschenden haben in ihrer Studie zudem einen bislang unbekannten Mechanismus für die fatale Natriumbeladung entdeckt, bei dem der Ionenkanal TRPV4 in den Nervenzellen eine wesentliche Rolle spielt. Dieser trägt dazu bei, wie viel des Elements Natrium in die Zelle gelangt. "Der TRPV4-Kanal ist ein vielversprechender Ansatzpunkt, um zelluläre Schäden und die Infarktgröße nach einem ischämischen Schlaganfall zu begrenzen", sagt HHU-Forscherin Christine Rose.