Durchbruch in der Erforschung von NMDA-Rezeptoren könnte die Behandlung von Depressionen neu gestalten, so eine Studie

In der Hirnforschung hat man sich bisher vor allem damit beschäftigt, wie wir lernen und uns erinnern.

Wissenschaftler der Universität Tel Aviv haben jedoch eine weitere wichtige Rolle im Gehirn entdeckt: die NMDA-Rezeptoren (NMDARs). Das sind spezielle Gehirnrezeptoren, die an der Übertragung von Signalen zwischen Neuronen beteiligt sind. Ihre Aufgabe ist nicht nur das Lernen - sie sorgen auch dafür, dass das Gehirn stabil bleibt und gleichmäßig funktioniert, selbst bei ständigen Veränderungen in unserer Umgebung und in unserem Körper. Dieser Stabilitätsprozess wird als Homöostase bezeichnet.

Die Forscher sagen, ihre Ergebnisse könnten erklären, wie Ketamin, ein Medikament, das als schnell wirkendes Antidepressivum eingesetzt wird, durch die Blockierung von NMDARs wirkt. Sie könnten auch zu neuen Behandlungsmöglichkeiten für Depressionen, Alzheimer und Epilepsie führen, also für Krankheiten, die mit einer Instabilität des Gehirns verbunden sind.

Die Studie unter der Leitung von Dr. Antonella Ruggiero, Leore Heim und Dr. Lee Susman kombinierte drei Methoden: Laborexperimente an Neuronen, Tests an Mäusen und Computermodellierung. Zusammen halfen diese Ansätze zu zeigen, wie NMDARs die Grundaktivität des Gehirns festlegen und aufrechterhalten - das gleichmäßige Niveau der neuronalen Funktion, das erforderlich ist, damit alles reibungslos funktioniert.

In einem Experiment stellte Dr. Ruggiero fest, dass das Aktivitätsniveau der Neuronen nach der Verabreichung von Ketamin abfiel und sich nicht wieder normalisierte. Eine zweite Unterbrechung zeigte, dass dieses niedrigere Aktivitätsniveau zum neuen Grundniveau geworden war. Dies zeigte, wie sich die Blockierung von NMDARs auf die Stabilität auswirkt.

"Dies ist die erste Studie, die zeigt, wie NMDARs die Grundaktivität in Gehirnnetzwerken steuern", erklärte Ruggiero. "Es geht nicht nur um das Gedächtnis - NMDARs sind der Schlüssel, um das Gehirn stabil zu halten".

Warum dies für die Behandlung von Depressionen wichtig ist

Die Ergebnisse geben auch Aufschluss über die einzigartige Wirkung von Ketamin. Im Gegensatz zu Antidepressiva wie Prozac wirkt Ketamin schnell, indem es überaktive Gehirnregionen beruhigt, ohne das gesamte System aus dem Gleichgewicht zu bringen.

"Unsere Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass diese Fähigkeit, die Grundeinstellung des Gehirns wiederherzustellen, erklären könnte , warum Ketamin so schnell wirkt", sagte Professor Inna Slutsky, die die Studie leitete.

In Tests an Mäusen stellten die Forscher außerdem fest, dass die Blockierung von NMDARs in einem wichtigen Hirnareal (dem Hippocampus) die Aktivität sowohl im Wachzustand als auch im Schlaf reduzierte, ohne dass es zu einer Erholung kam. Dies bestärkt die Idee, dass NMDARs in realen Gehirnnetzwerken als Stabilisatoren wirken.

Auf der rechnerischen Seite zeigten die Modelle von Dr. Susman, dass die Stabilität des Gehirns nicht durch einzelne Neuronen, sondern durch Netzwerke aufrechterhalten wird. Dieser Mittelungseffekt stabilisiert nicht nur das Gehirn, sondern verbessert auch die Signalübertragung und reduziert das Hintergrundrauschen.

Man hofft, dass diese Entdeckung das Verständnis und die Behandlung von Krankheiten, die mit einer Instabilität des Gehirns verbunden sind, verändern könnte. Bei Depressionen beispielsweise sind häufig überaktive Gehirnregionen beteiligt. Die Fähigkeit von Ketamin, die Ausgangslage in diesen Bereichen wiederherzustellen, könnte der Grund für seine Wirksamkeit sein und den Weg für neue Therapien ebnen.

"Dies ändert unsere Sichtweise auf die NMDARs und ihre Bedeutung für die Gesundheit des Gehirns", fügte Slutsky hinzu. "Es ist ein Schritt zur Entwicklung besserer Behandlungen für Krankheiten, die mit einer gestörten Stabilität des Gehirns zusammenhängen."

Quellenhinweis: Tel Aviv University, Published in Neuron, 2024.