Studie an Mäusen

Vollnarkose kann Gehirn wohl dauerhaft verändern

(Bild: thinkstockphotos.de)

Im Gehirn von Menschen und Mäusen überprüfen Mikrogliazellen mit höchst veränderlicher Form, ob alles in Ordnung ist. Mittels „algebraischer Topologie“ erfassten niederösterreichische Forscher erstmals ihre verschiedensten Formen in Mäusegehirnen. Sie sahen, dass Mikroglia bei Männchen und Weibchen die Alzheimer-Krankheit unterschiedlich bekämpfen und Vollnarkosen sie dauerhaft verändern.

Ein Team um Sandra Siegert vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Klosterneuburg analysierte die verschiedensten Mikroglia-Formen mathematisch: Sie untersuchten die Lagebeziehungen der komplizierten verästelten Strukturen so, wie Mathematiker normalerweise die Eigenschaften von geometrischen Objekten aufgliedern und klassifizieren. Damit konnten die Forscher verschiedenste Mikroglia-Formen in unterschiedlichen Hirnregionen, Entwicklungszuständen und Geschlechtern auseinanderhalten. Sie erstellten mit den gesammelten Daten einen „Atlas der Mikroglia-Formen“.

Sie inspizierten auch die Mikroglia von speziellen Mäusen, in deren Geirnen dieselben Schäden und Beeinträchtigungen auftreten, wie bei menschlichen Alzheimer-Patienten. Bei Männchen und Weibchen veränderte sich die Form (Morphologie) der Mikroglia „auffällig unterschiedlich“, so die Forscher, deren Studie im Fachjournal „Nature Neuroscience“ erschien. „Während die Veränderungen der Mikroglia bei den männlichen Tieren eher kontinuierlich verlaufen, sahen wir bei den weiblichen Tieren eine ruckartige Veränderung“, erklärte Siegert: „Wir hypothetisieren eine mögliche Nervenzellen-beschützende Rolle der Mikroglia am Anfang, die wahrscheinlich bei männlichen Tieren weniger ausgeprägt ist.“ Nach einem gewissen Zeitraum ginge dieser Schutz verloren, und der Verfall der Zellen (Degeneration) werde beschleunigt.

Vollnarkose bringt dauerhafte Veränderung
In einem weiteren Versuch untersuchte das Team um Siegert den Einfluss des Narkosemittels Ketamin auf die Mäusegehirne. „Wir wussten schon aus früheren Arbeiten, dass es dramatische Auswirkungen hat“, so die Forscher: „Die Mikroglia beginnen plötzlich, eine Struktur zu entfernen, die neuronale Verbindungen des Gehirns stabilisiert.“ Damit würde die Denkzentrale in einen Zustand „hoher Plastizität“ von jüngeren Gehirnen zurückversetzt.

Man geht davon aus, dass eine Vollnarkose ein vollständig reversibler Prozess ist, aber die Topologie der Mikroglia hat gezeigt, dass dies nicht der Fall ist.

So das Forscher-Team

Mit der neuen Methode konnten die Forscher beobachten, dass diese Veränderungen von Dauer sind: „Man geht davon aus, dass eine Vollnarkose ein vollständig reversibler (wieder rückgängig zu machender, Anm.) Prozess ist, aber die Topologie der Mikroglia hat gezeigt, dass dies nicht der Fall ist“, schrieben sie. Die Morphologie der Mikroglia kehre nicht in den Ausgangszustand zurück. Was dies in der Praxis bedeutet, könne man nicht sagen.

Dosis bei Mäusen viel höher
Die Dosierung bei den Versuchen war allerdings höher, als in der Klinik verwendet wird, so Sieghart: „Es braucht bei Mäusen eine ungefähr zehnfach höhere Dosierung für eine Vollnarkose, als beim Menschen.“ Der Grund dafür sei, dass Ketamine bei Mäusen viel schneller vom Stoffwechsel abgebaut werden.