Neurobiochemie

Kevin Joseph
Thomas Feuerstein

Aminosäure-Transmitter bei limbischer Enzephalitis und temporalen malignen Gliomen.
Das Gehirn hat eine hierarchische Sonderstellung im Organismus. Es ist abgegrenzt durch die Blut-Hirn-Schranke, hat einen hohen Energieverbrauch, kann Informationen aus den peripheren Organen aufnehmen und im Gegenzug diese Organe beeinflussen. Diese Verarbeitung findet in neuronalen Netzwerken eines großen Teils des Gehirns auf der Ebene von „feedback-Mechanismen“ und geschlossenen Regelkreisen unter Einbezug verschiedener exzitatorischer und inhibitorischer Transmittersysteme statt. Zu Beginn bzw. während eines epileptischen Anfalls breitet sich entweder fokal begrenzt oder generalisiert synchronisierte Exzitation im Gehirn aus. Aktivierung inhibitorischer Neurone mit ihrem Neurotransmitter gamma-Amino-Buttersäure (GABA) wirken dieser Exzitation entgegen. Bislang wurde modellhaft davon ausgegangen, dass dabei das, aus präsynaptischen Strukturen der GABAergen Neurone freigesetzte GABA vesikulären Ursprungs ist und daher nur depolarisationsabhängig freigesetzt werden kann. In Vorarbeiten (Rassner et al, 2016) konnte gezeigt werden, dass menschliche GABAerge Neurone an der präsynaptischen Membran über einen Calciumionen-abhängigen Kationenaustauscher (NCX) verfügen, bei dessen Aktivierung nichtvesikulär gespeichertes GABA zusätzlich freigesetzt werden kann und damit die Inhibition verstärkt. Dieser human-spezifische Mechanismus ist bislang noch nicht bekannt gewesen und soll in diesem Projekt untersucht werden.

Elektrophysiologische und neurobiochemische Veränderungen nach Hochfrequenz- Stimulation im Nucleus subthalamicus und des ventralen Striatum im Rattenmodell
Ziel dieses Projekts ist es im in vivo Tiermodell der Ratte zu prüfen, in wie weit eine elektrische Hochfrequenzstimulation des Nucleus subthalamicus zu Veränderungen im Serotoninstoffwechsel führt. Serotonin und seine Metabolite werden im Nucleus caudatus gemessen, dieser erhält wesentliche serotoninerge Afferenzen aus der Raphe dorsalis des Hirnstamms. Die Neurotransmitterkonzentrationen werden mittels Hochdruckflüssigkeitschromatographie mit elektrochemischer Detektion quantifiziert.

Neurophysiologische und neurobiochemische Veränderungen nach Hochfrequenz- Stimulation im Nucleus accumbens im Rattenmodell in vivo
Hochfrequenz-Tiefenhirnstimulation der Nucleus accumbens ist eine innovative Behandlungsmethode für verschiedene psychiatrische Erkrankungen, insbesondere für bislang therapierefraktäre Zwangserkrankungen. Der Mechanismus, über den der erreichte therapeutische Effekt zustande kommt, ist jedoch ungeklärt.
Ziel dieses Projekts ist es im in vivo Tiermodell der Ratte zu prüfen, in wie weit eine elektrische Hochfrequenzstimulation des Nucleus accumbens zu Veränderungen im Neurotransmitterprofil im stimulierten Kerngebiet führt. Dabei wird die Stimulation simultan und kolokalisiert zur Mikrodialyse durchgeführt. Die Neurotransmitter GABA, Glutamat, Serotonin, Dopamin und ihre Metabolite werden mittels Hochdruckflüssigkeitschromatographie mit elektrochemischer Detektion quantifiziert.