Interneuronen (im Foto grün eingefärbt) dämpfen mit ihren Axonen (den horizontalen Strukturen in der Abbildung) die Aktivität von bestimmten Hirnbereichen. Wenn sie nicht richtig funktionieren, kann es zu epileptischen Anfällen kommen. Der Wirkstoff Carbamazepin hilft bei dieser Sorte von Epilepsien nicht; er kann die Anfälle sogar noch verstärken. © Leonie Pothmann
Der Wirkstoff Carbamazepin verhindert epileptische Anfälle – allerdings nicht bei allen Patienten
Der Wirkstoff Carbamazepin ist für viele Epilepsie-Kranke ein wahrer Segen, da er die Entstehung der Krampfanfälle unterbindet. Doch bei manchen Patienten bewirkt er genau das Gegenteil. Eine mögliche Erklärung dafür liefern nun Wissenschaftler der Universität Bonn und des Deutschen Zentrums für neurodegenerative Erkrankungen (DZNE). Die Arbeit ist jetzt im Journal of Neuroscience erschienen.
Bei epileptischen Anfällen kommt es zu einer Übererregung bestimmter Nervenzellen im Gehirn. Diese erzeugen für einen längeren Zeitraum schnell hintereinander elektrische Impulse und stimulieren damit ihre Nachbarzellen. Die unkontrollierte Überaktivität breitet sich so über weite Hirnareale aus. Die Betroffenen verlieren dabei ihr Bewusstsein, begleitet von charakteristischen Muskelkrämpfen.
Carbamazepin verhindert, dass die Nervenzellen ihre schnellen Strompulse abfeuern. Dadurch kann das Medikament die Anfälle meist im Keim ersticken. Doch nicht immer entfaltet es die gewünschte Wirkung. Bei manchen Formen der Epilepsie kann eine Carbamazepin-Gabe sogar zu häufigeren oder heftigeren Anfällen führen.
Die Forscher der Uni Bonn und des DZNE haben die Wirkung des Medikaments nun genauer unter die Lupe genommen. Carbamazepin kann bestimmte Ionenkanäle in den Nervenzellen blockieren. Ionenkanäle sind Durchgänge in der Zellmembran, die elektrisch geladene Teilchen durchlassen. Die Zelle kann so eine Spannung aufbauen, die sich beim Feuern schlagartig wieder entlädt.
Carbamazepin schließt eine wichtige Sorte dieser Kanäle – allerdings nur, wenn die Nervenzelle zu häufig feuert. Das Medikament verhindert so eine Übererregung. Bis hierher war die Arbeitsweise von Carbamazepin schon lange bekannt. Manche Forscher wunderten sich aber, dass die Substanz überhaupt wirken kann.
Im Gehirn gibt es nämlich noch die so genannten Interneuronen. Diese überwachen ebenfalls, dass das Gehirn nicht zu sehr erregt wird. Je aktiver die Interneuronen sind, desto stärker hemmen sie die Erregungsweiterleitung. Wenn das nicht richtig funktioniert, können ebenfalls epileptische Anfälle die Folge sein.
Auch Interneuronen können unter bestimmten Umständen sehr oft und rasch hintereinander feuern. „Carbamazepin sollte also im Prinzip auch die Interneuronen hemmen“, erklärt Leonie Pothmann, die an der Klinik für Epileptologie der Universität Bonn promoviert. „Damit würde der Wirkstoff die Entstehung von Krampfanfällen sogar noch befördern.“
Vielen Patienten hilft das Medikament jedoch, und das sogar sehr. Warum ist das so? „Wir haben Versuche mit Hirngewebe aus Ratten durchgeführt“, erklärt Pothmann. „Dabei haben wir festgestellt, dass Interneuronen im Zellverband – also in ihrer natürlichen Umgebung – meist nur sehr kurz aktiv sind. Diese kurzfristige Aktivität reicht aus, um andere Nervenzellen wirkungsvoll zu hemmen.“
Carbamazepin unterbindet jedoch nur längere Feuersequenzen. Die Interneuronen überschreiten diese Aktivitätsschwelle im Normalfall nicht. Sie bleiben daher von dem Wirkstoff völlig unbeeinflusst.
Allerdings gibt es Menschen, bei denen die Ionenkanäle der Interneuronen nicht mehr korrekt funktionieren. Die Interneuronen können dadurch nicht mehr richtig arbeiten; die Betroffenen neigen daher oft ebenfalls zu epileptischen Anfällen. Carbamazepin ist für diese Patientengruppe gefährlich: Der Wirkstoff kann Häufigkeit und Stärke der Anfälle noch verstärken.
„Wir vermuten, dass das Carbamazepin die veränderten Interneuronen stärker beeinflusst als die normalen“, spekuliert Leonie Pothmann. „Die ohnehin in ihrer Aktivität beeinträchtigten Interneuronen werden daher durch das Medikament noch weiter gehemmt. Sie können dadurch noch weniger verhindern, dass sich die Übererregung einzelner Zellverbände auf benachbarte Hirnregionen ausbreitet.“
Noch ist das nur eine Hypothese. Erhärten lässt sie sich etwa durch Studien an operativ entferntem Hirngewebe von Epilepsie-Patienten. So ließe sich herausfinden, ob das wirklich die Ursache für die Janusgesichtigkeit von Carbamezepin ist.
Forschungsmeldung der Universität Bonn vom 16.07.2014.
Leonie Pothmann, Christina Müller, Robert G. Averkin, Elisa Bellistri, Carolin Miklitz, Mischa Uebachs, Stefan Remy, Liset Menendez de la Prida und Heinz Beck; Function of Inhibitory Micronetworks Is Spared by Na+ Channel-Acting Anticonvulsant Drugs; The Journal of Neuroscience 34 (29) Seiten 9720–9735 (16. Juli 2014); DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2395-13.2014