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Befehl zur Luftveränderung

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Die Sternzellen im Gehirn sind an der Atmung beteiligt: Indem sie den Kohlendioxidgehalt im Blut bestimmen und ein entsprechendes Signal an die Nervenzellen aussenden, lösen sie den Atemreflex aus. Foto: Alexander Gourine, University College London
Bisher galten die Sternzellen im Gehirn lediglich als eine Art Klebstoff für die Nervenzellen. Tatsächlich sind sie aber der Sensor, der das Blut für die Versorgung des Gehirns überwacht und entsprechend die Atmung steuert. Das hat ein internationales Forscherteam bei der Untersuchung von Ratten herausgefunden. Danach bestimmen die Sternzellen den Kohlendioxid-Gehalt im Blut exakt. Fehlt wegen körperlicher Aktivität oder anderer Stoffwechselveränderungen Sauerstoff, so steigern die Zellen sofort die Atmungstätigkeit. Das Wissen um die regulatorische Arbeit der Gehirnzellen könnte dazu beitragen, Atmungsfehler zu verstehen, wie sie beispielsweise beim plötzlichen Kindstod auftreten.

Sternzellen gehören zu den so genannten Gliazellen, die im Gehirn ein Stützgerüst für die Nervenzellen bilden und diese isolieren: Das griechische Wort „glia“ bedeutet Leim. Sie sind die mit Abstand häufigsten Zellen des menschlichen Gehirns und übertreffen die Zahl der Nervenzellen um das Zehn- bis Fünfzigfache. Als weitere wichtige Aufgaben übernehmen die Gliazellen die Kontrolle des Flüssigkeitstransports und es Kalziumhaushalts im Gehirn. Kalzium spielt eine wichtige Rolle bei der Reizübertragung in Nervenzellen.

Um weitere Funktionen der im Fachjargon Astrozyten genannten Sternzellen ausfindig zu machen, haben die Wissenschaftler um Alexander Gourine University College London mit bildgebenden Verfahren untersucht, welche Reaktionen im Gehirn von Ratten bei einer Veränderung des Kohlendioxid-Gehalts im Blut festzustellen sind. Dabei entdeckten sie bei zu hohen Werten starke Aktivitäten der Sternzellen. Diese befinden sich an der Gehirnoberfläche zwischen den Blutgefäßen, die das Gehirn versorgen, und den Nervenzellen. Dadurch sind sie prädestiniert, die Zusammensetzung des Blutes zu bestimmen und jede Veränderung sofort an die Nervenzellen zu melden. Durch den Regelkreis wird dann die Atmung beeinflusst: Der Kohlendioxid-Gehalt im Blut liefert bei Säugetieren den entscheidenden Anstoß zur Atmung

„Die Tatsache, dass die Sternzellen so fundamentale Körperfunktionen wie das Atmen steuern, macht sie zu den wahren Stars des Gehirns“, erklärt Gourine. Mit Hilfe des Forschungsergebnisses sei es künftig möglich herauszufinden, ob ein Defekt der Sternzellen auch für kritische Atmungszustände verantwortlich ist. Im Blick ist dabei vor allem der plötzliche Kindstod, bei dem die Atmung völlig aussetzt. Sollte sich diese Annahme bestätigen, wären die Sternzellen der Ansatzpunkt, eine Therapie gegen Atemstillstand zu entwickeln.

Alexander Gourine (University College London) et al.: Science Express, Online-Vorabveröffentlichung, doi: 101126/science.1190721 ddp/wissenschaft.de ? David Köndgen
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