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Parkinsonforschung ohne Tierleid

Computermodell simuliert menschliches Gehirn

Wissenschaftler vom Bernstein Center der Universität Freiburg i. Br. haben eine tierversuchsfreie Methode entwickelt, die zum Verständnis der Abläufe der Parkinsonkrankheit beim Menschen beitragen kann. Bislang sind die Ursachen der Krankheit noch weitgehend unbekannt. Mit ihrem Computermodell, das in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals Frontiers in Systems Neuroscience vorgestellt wird, zeigen die Forscher, wie die Symptome von Parkinson entstehen und Tiefe Hirnstimulation (DBS – deep brain stimulation) diesen entgegenwirken kann. (1)

Als ursächliche Störung der Parkinsonkrankheit wurde der Mangel eines bestimmten Botenstoffs im Gehirn identifiziert. Wie jedoch die Störungen im Bewegungsablauf zustande kommen, ist noch nicht ausreichend bekannt. Bei Betroffenen zeigen Gruppen von Nervenzellen in einem Gehirnbereich, den Basalganglien, eine periodisch schwankende Aktivität. Die Freiburger Forscher haben nun in einem computergestützten Modell die Netzwerke im menschlichen Gehirn simuliert und konnten zeigen, dass eine erhöhte Aktivität im Striatum, einem anderen Hirnbereich, zu den krankhaften Schwingungen der Basalganglien führt.

Darüber hinaus versucht das Hirnmodell auch den Mechanismus der Tiefen Hirnstimulation, einem neurochirurgischen Eingriff in das Gehirn, mit dem krankheitsbedingte Fehlleistungen korrigiert werden, zu verstehen. Die Patienten erhalten über ein Implantat elektrische Impulse an die Zielregion im Gehirn, wodurch sich diese deaktivieren oder stimulieren lässt. Die Wissenschaftler konnten mit Hilfe ihrer Computersimulation erklären, wie die Tiefe Hirnstimulation die Balance wiederherstellt. Außerdem haben sie ein Reizmuster entdeckt, das mit etwa halb so vielen Impulsen auskommt als bislang üblich, was die Lebensdauer eines Implantats erhöhen und damit beim Patienten die zum Batteriewechsels erforderlichen Einriffe minimieren kann.

Einen ebenfalls im Hinblick auf medizinisch relevanten Erkenntnisgewinn durchdachten Forschungsansatz ohne Tierversuche verfolgen Wissenschaftler an der britischen Stanford University School of Medicine. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Cell Stem Cell vorgestellt. (2) Einer Patientin, die an einer genetischen Form der Parkinsonkrankheit leidet, wurden Neuronen der Haut entnommen. Im Labor zeigten die Zellen einige Schlüsselmerkmale der Erkrankung, was die Erforschung potentieller Behandlungsmethoden ermöglicht. Die Hautzellen werden in sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen umgewandelt, die die Fähigkeit haben, sich in unterschiedliche Zelltypen zu verwandeln, und es wurden diverse Modelle zur Simulation von Krankheitsabläufen entwickelt. Die genetisch bedingte Form von Parkinson kann durch unterschiedliche Mutationen hervorgerufen werden. Die Wissenschaftler erhalten durch Untersuchungen an Zellen von Patienten, die an unterschiedlichen Formen der Krankheit leiden, Hinweise, welche Faktoren für die Entstehung entscheidend sind und können so Übereinstimmungen und Unterschiede erforschen. Dies wiederum bildet die Basis für die Entwicklung einer patientenspezifischen Behandlung.

Forschungen wie diese, die auf der Simulation der tatsächlichen Situation beim Menschen aufbaut, sind geeignet, um wertvolle Erkenntnisse über das menschliche Gehirn zu erhalten und dessen Funktionsstörungen zu untersuchen. Die üblicherweise in der Hirnforschung durchgeführten Tierversuche, beispielsweise an Ratten oder Affen, sind hierzu von Vornherein nicht in der Lage: die der tierexperimentellen Forschung zugrunde liegende, oft phantasievolle Konstruktion des Versuchsaufbaus, in dem bei sogenannten Tiermodellen zunächst krampfhaft Symptome künstlich erzeugt werden, um sie anschließend auf ebenso unnatürlichem Weg wieder zu beseitigen, ist bar jeden klinischen Bezugs. Folglich ist es wenig verwunderlich, dass Tierversuche nicht dazu verhelfen, Fortschritte in der Medizin zu erwirken.

Ungeachtet dieser Tatsache werden Tiere tagein, tagaus für Versuche zum vorgeblichen Verständnis der menschlichen Parkinsonkrankheit missbraucht. In der Datenbank der Ärzte gegen Tierversuche sind zahlreiche Tierversuche dieser Art dokumentiert.

So wird Weißbüschelaffen an der Neurologischen Klinik, Klinikum Großhadern der LMU München ein Nervengift injiziert, um Parkinson-ähnliche Symptome zu simulieren und die Wirkung zweier Parkinson-Medikamente zu vergleichen. Hierfür wird den Tieren täglich Rasagilin oder Selegilin, beides Parkinson-Medikamente, injiziert. Am vierten Behandlungstag erhalten die Tiere viermal hintereinander ein Nervengift gespritzt, das bei unbehandelten Tieren Parkinson-ähnliche Symptome erzeugt. Eine Gruppe bekommt nur das Nervengift, zwei weitere nur die Medikamente. Die Kontrollgruppe wird mit einer Kochsalzlösung behandelt. In den folgenden Tagen werden die Affen täglich zwei Stunden lang in einen Käfig gesperrt, der mit Infrarotschranken ausgestattet ist, um die Bewegungen der Tiere registrieren zu können. Die Affen zeigen Bewegungsstörungen, Steifheit und gebeugte Haltung. Einige Tiere sind mitunter nicht mehr in der Lage, selbstständig zu essen. Sie müssen handgefüttert werden. Am Ende des Versuchs werden die Affen unter Narkose getötet, ihre Gehirne zu Untersuchungszwecken entfernt. (3)

Bei Parkinson-Patienten wird seit langem eine elektrische Reizung bestimmter Hirnbereiche eingesetzt, um die Nervenzellen vor weiterem Verfall zu schützen. Um der Frage nachzugehen, ob der Nerven schützende Effekt auf die elektrische Reizung oder die eingelassenen Elektroden zurückzuführen ist, werden an der Neurologischen Klinik, Campus Virchow der Charite-Universitätsmedizin Berlin, Tierversuche durchgeführt. Ratten werden unter Narkose die Nervenzellen einer bestimmten Hirnregion geschädigt. Dazu wird der Kopf der Tiere in eine Vorrichtung eingespannt. Durch ein Bohrloch im Schädelknochen wird eine Substanz in das Gehirn injiziert, die die Nervenzellen schädigt, um so Symptome der Parkinsonkrankheit zu simulieren. Bei manchen Tieren werden zusätzlich Elektroden in das Gehirngewebe eingelassen, über die zwei Wochen lang eine dauernde elektrische Reizung abgegeben wird. Am Ende werden alle Tiere getötet, um die Gehirne zu untersuchen. (4)

Das Repertoire an grausamen Versuchspraktiken mit Tieren allein in der Parkinsonforschung ist schier unerschöpflich und führt insbesondere angesichts der Tatsache, dass sinnvolle und zugleich ethisch unbedenkliche Forschungsmöglichkeiten existieren und für den Menschen relevante Daten liefern, die Untauglichkeit des Tierversuchssystems einmal mehr vor Augen.

 

Dipl.-Biol. Silke Bitz

Quellen:
(1) Kumar A., Cardanobile S., Rotter S. und Aertsen A.: The role of inhibition in generating and controlling Parkinson’s disease oscillations in the basal ganglia. Front. Syst. Neurosci. 2011: 5:86, Epub. doi: 10.3389/fnsys.2011.00086

(2) Ha Nam Nguyen, Blake Byers, Branden Cord, Aleksandr Shcheglovitov, James Byrne, Prachi Gujar, Kehkooi Kee, Birgitt Schüle, Ricardo E. Dolmetsch, William Langston et al.: LRRK2 Mutant iPSC-Derived DA Neurons Demonstrate Increased Susceptibility to Oxidative Stress. Cell Stem Cell 2011: 8 (3); 267-280. doi: 10.1016/j.stem.2011.01.013

(3) A. Kupsch, J. Sautter, M.E. Götz, W. Reithaupt, J. Schwarz, M.B.H. Youdim, P. Riederer, M. Gerlach, W.H. Oertel: Monoamine oxidase-inhibition and MPTP-induced neurotoxicity in the non-human primate: comparison of rasagiline (TVP 1012) with selegiline. Journal of Neuronal Transmission 2001: 108; 985-1009

(4) Daniel Harnack, Wassilios Meissner, Julia A. Jira, Christine Winter, Rudolf Morgenstern, Andreas Kupsch: Placebo-controlled chronic high-frenquency stimulation of the subthalamic nucleus preserves dopaminergic nigral neurons in a rat model of progressive Parkinsonism. Experimental Neurology 2008: 210; 257-260

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