Universität Leipzig

Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung

 
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Stoffwechsel: Transmitter-Recycling, Glutathion

Bearbeiter:
Mike Francke
Doktoranden:
Iwona Goczalik
Kooperation:
Ralf Dringen (Tübingen)

Abstract:Zwischen retinalen Neuronen und glialen Müllerzellen gibt es intensive metabolische Interaktionen im Energiestoffwechsel und bei der Signalverarbeitung (Abb. 1). Fehlfunktionen innerhalb dieser Interaktionen können massive Störungen der Signalverarbeitung und der metabolischen Homöostase hervorrufen und zu neurodegenerativen Veränderungen in der Retina führen. So wird zum Beispiel das von aktiven Neuronen abgegebene Glutamat (Neurotransmitter) von den Müllerzellen (durch hochspezifische Transporter) aufgenommen, mit Hilfe des Enzyms Glutaminsynthetase zu Glutamin umgewandelt und wieder in den Extrazellulärraum abgegeben, wo es von den Nervenzellen aufgenommen wird und wieder für die Herstellung von Glutamat zur Verfügung steht ("Transmitterrecycling"). Führen nun pathologische Veränderungen in der Retina zu Änderungen der Müllerzelleigenschaften, die die Aufnahme des extrazelluläre Glutamats vermindern, können im Extrazellulärraum neurotoxische Glutamatkonzentrationen erreicht werden (Glutamattoxizität). Diese Änderungen der Müllerzelleigenschaften konnten in verschiedenen pathologischen Situationen nachgewiesen werden und sind Gegenstand weiterer Untersuchungen. Die Retina ist eines der metabolisch aktivsten Gewebe und hat ein entsprechend hohen Sauerstoff- und Glukoseverbrauch. Das setzt eine effiziente Abwehrmaschinerie gegen oxidativen Stress voraus, welcher sonst zu massiven Zellschädigungen führen würde. Glutathion ist ein zentrales Molekül bei der Beseitigung von Radikalen und reaktiven Sauerstoffspezies und kann in hohen Konzentrationen in den Müllerzellen, nicht aber in den retinalen Nervenzellen nachgewiesen werden (Abb.2). Das ändert sich, wenn die Netzhaut oxidativen Stress ausgesetzt wird (Abb.3); in den Neuronen ist nun GSH nachweisbar und der GSH-Gehalt in den Müllerzellen sinkt dramatisch. Dieser Transfer von Glutathion von den Müllerzellen zu den neuronalen Zellen ist Gegenstand intensiver Untersuchungen und die Beteiligung von spezifischen Transportmolekülen (z.B. multidrug resistance proteins - MRPs) in diesem Prozess ist sehr wahrscheinlich (Abb.4).

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