Molekulare Mechanismen verminderter Chloridhomöostase im humanen epileptogenen Neokortex

• Antragsteller: Professor Dr. Rudolf Deisz; Professor Dr. Ulf Strauß
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290918446

GABA ist der wichtigste hemmende Transmitter im zentralen Nervensystem (ZNS). Die Effektivität der schnellen, GABAA Rezeptor- vermittelten synaptischen Hemmung beruht, neben Menge an freigesetztem GABA, Dichte und Subtyp der GABAA Rezeptor Untereinheiten, wesentlich auf transmembranalen Chlorid-gradienten. In den letzten Jahren rückten Störungen der Chloridregulation bei verschiedenen Erkrankungen des Nervensystems in den Vordergrund des Interesses (Temporallappenepilepsien ohne und mit Ammonshornsklerose, Tumor-induzierte Anfälle, Schizophrenie, neuropathischer Schmerz).Unsere bisherigen Untersuchungen an epilepsiechirurgischen Resektatgeweben ergaben u. a. eine massive Beeinträchtigung der Cl--Regulation in einzelnen neokortikalen Pyramidenzellen. Die neuronale Cl--Regulation ist für die Konstanz des ionalen Gradienten unerläßlich und wird durch eine Reihe von Cl-- Transportern, - kanälen und Austauschprozessen nach transienter Erhöhung via GABAA Rezeptor Aktivierung gewährleistet. Der prominenteste, ein K+-gekoppelter Cl--Transporter (KCC2), dominiert im gesunden adulten Neokortex (46% der gesamten Transportrate) und ist im humanen epileptogenen Gewebe funktionell um etwa 80% vermindert. Auch weitere Cl--Transportrouten scheinen erheblich beeinträchtigt (z.B. NKCC1: -60%; ClC: -80%). Die Daten zeigen ferner, dass das Ausmaß der funktionellen Beeinträchtigungen eine erhebliche interneuronale Variabilität zeigt. Die genauen molekularen Mechanismen der Funktionsminderung der Transporter sind im humanen Neokortex noch unklar.Mit den beantragten Mitteln sollen zugrundeliegende pathophysiologische Mechanismen der veränderten Cl--Regulation in epilepsiechirurgischen Resektaten des Neokortex, auch von Patienten mit lateralen Temporallappenepilepsien, weiter untersucht werden. Intrazelluläre und perforated-patch Ableitungen in Kombination mit molekularbio¬logischen (RTq-PCR, Western blot) und immunhistochemischen Verfahren sollen die Mechanismen gestörter Cl--Regulation von der Transkription über Translation bis hin zur Funktion relevanter Proteine klären. Parallel dazu soll die Ausdehnung der Beeinträchtigungen der Cl- Homöostase mit 2 photon fluorescence life time imaging (2P-FLIM) gemessen werden.Von diesen Untersuchungen erwarten wir einen wesentlichen Erkenntniszuwachs hinsichtlich der Pathomechanismen der Epilepsien beim Menschen. Hierbei sind auch die initialen Veränderungen zu Beginn eines Anfalles von Interesse. Diese könnten einen gemeinsamen pathophysiologischen Mechanismus verschiedener Anfallsformen darstellen. Eine genauere Kenntnis der Cl--Regulation und der molekularen Ursachen möglicher Störungen könnten neue kausale therapeutische Strategien bei Epilepsien und bei anderen Erkrankungen mit verändertem KCC2 ermöglichen. Die kürzlich beschriebenen selektiven enhancer des Cl--Transportes können bei Klarheit über die Pathophysiologie wesentlich schneller ihren Weg in die therapeutische Anwendung finden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen