Kommunikation läuft über Chlorid-Kanäle

Wie fast alle Zelltypen des Körpers haben Nervenzellen Chlorid-Kanäle, die einen Austausch von negativ geladenen Chlorid-Ionen zwischen der Zelle und ihrer Umgebung ermöglichen. Wozu dieser Austausch jedoch gut ist, dazu haben Forscher nur vage Vorstellungen. Nach einer viel beachteten Theorie sinkt die Erregbarkeit der Nervenzellen, wenn sie Chlorid-Ionen durch diese Kanäle verlieren. Im Umkehrschluss würde das Fehlen der Chlorid-Kanäle zu einer Übererregbarkeit der Nervenzellen führen - die Konsequenz wäre ein vermehrtes Auftreten von epileptischen Anfällen. Mäuse, deren Nervenzellen durch einen Gendefekt keine Chlorid-Kanäle haben, erkranken jedoch nicht häufiger an Epilepsie als gesunde Tiere.

Nun deckten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried gleich mehrere Funktionen des ClC-2-Kanals auf. Erstmals konnten die Bedingungen geklärt werden, unter denen Chlorid-Ionen durch ClC-2 Kanäle aus Nervenzellen austreten können. Fehlten in den Nervenzellen die ClC-2 Kanäle aufgrund eines Gendefekts, so stieg die Chlorid-Konzentration in den Nervenzellen tatsächlich deutlich an. Auch die dritte Vermutung konnten die Wissenschaftler erstmals belegen: Nervenzellen von Mäusen mit einem ClC-2 Gendefekt waren deutlich leichter erregbar als Nervenzellen in einem gesunden Gehirn. Die bisherigen Annahmen waren somit richtig. Warum erkrankten Tiere ohne ClC-2 Kanäle dann jedoch nicht an Epilepsie?

Die Antwort auf diese Frage: Das Nervensystem besteht nur zum Teil aus Zellen, die Informationen an ihre Nachbarzellen weiterleiten. Eine zweite Gruppe von Nervenzellen bremst den Informationsaustausch ihrer Nachbarn. Bei Tieren mit einem ClC-2 Gendefekt verlieren diese hemmenden Nervenzellen ebenfalls ihre Chlorid-Kanäle, wodurch auch sie leichter erregbar werden. Nicht nur die informationsleitenden Zellen werden somit leichter erregbar, sondern auch ihre natürlichen Gegenspieler. Das System wird empfindlicher, doch in der Summe blieb die Balance zwischen den Zellen bestehen. So bleibt der erwartete Zusammenhang zwischen Gendefekt und Epilepsie aus. Jedoch befindet sich das Nervensystem ohne ClC-2 Kanäle in einem unnatürlich angeregten Zustand. Die Forscher vermuten daher, dass ein defektes ClC-2 Gen allein zwar keine Epilepsie auslöst, im Zusammenhang mit anderen Faktoren aber die Wahrscheinlichkeit, an Epilepsie zu erkranken, erhöht.

Damit können Nervenzellen über die ClC-2 Kanäle ihre Erregbarkeit theoretisch selbst beeinflussen. Wenn eine Nervenzelle ihre Erregbarkeit über das Öffnen oder Schließen der ClC-2-Kanäle steuern kann, dann könnte sie im Grunde mitentscheiden, ob sie Informationen einer Nachbarzelle weiterleitet oder nicht. Diese Möglichkeit eröffnet eine ganz neue Dimension in der Hirnforschung. Wann und wie Nervenzellen Informationen weiterleiten, ist eine der grundlegendsten Funktionen des Gehirns und Grundlage unseres Denkens.

Quelle: Rinke, I., et al.: J. Neurosci. 2010, 30(13):4776-4786