Funktion von Y-Rezeptoren in der Epilepsie

Mit einer Prävalenz von 1-2 % zählt die Epilepsie zu den häufigsten neurologischen Erkrankungen. Etwa 70 % aller Epilepsiepatienten leiden unter fokalen Anfällen. Die mesiale Temporallappenepilepsie ist wahrscheinlich die häufigste Form dieser Erkrankung. Obwohl die Patienten zu Beginn der Erkrankung gut medikamentös behandelt werden können, sprechen etwa 30-50% aller Patienten im späteren Krankheitsverlauf nicht mehr auf die pharmazeutische Behandlung an. Derzeit steht für diese Patientengruppe als letzte therapeutische Massnahme nur noch die chirurgische Entfernung des epileptischen Fokus zur Verfügung. Sowohl die prächirurgische Diagnostik als auch der Eingriff selbst sind mit hohem Aufwand verbunden, ohne Anfallsfreiheit sicher zu gewährleisten. Daher ist die Erschliessung neuer pharmakologischer Strategien zur Epilepsiebehandlung von hohem Wert. In den letzten Jahren wurde eine mögliche antikonvulsive Wirkung des Neuropeptids Y (NPY) entdeckt. NPY ist im Gehirn der Säugetiere sehr weit verbreitet und steuert eine Vielzahl von Funktionen. Zu diesen zählen Nahrungsaufnahme, Angstverhalten, Lernen und Gedächtnis, Fertilität, zirkadiane Rhythmik sowie Blutdrucksteuerung. Trotz umfangreicher Forschung ist es aber noch nicht gelungen, die Funktionen der einzelnen Y-Rezeptoren genau zu klären. Ein Hauptgrund dafür ist die geringe Verfügbarkeit von spezifischen Agonisten und Antagonisten für die pharmakologisch sehr ähnlichen Y-Rezeptoren. Die Situation wird durch eine stark überlappende Expression der unterschiedlichen Rezeptoren, besonders in Hirnregionen mit Relevanz in der Epilepsie, weiter erschwert. Um die Grundlagen für einen rationalen Ansatz zu schaffen, der auf die Entwicklung pharmakologischer Strategien zur Nutzung des NPY Systems für neuen Behandlungs-möglichkeiten der Epilepsie zielt, planen wir die Bedeutung der einzelnen Y-Rezeptoren in verschiedenen induzierbaren "knockout" Tiermodellen zu untersuchen. Wir wollen "conditionale knockout" Tiere mit transgenen Mäusen kreuzen, die Cre-Rekombinase unter der Kontrolle des Prodynorphin Promotors expremierenden. Diese Kreuzung erlaubt einzelne Y-Rezeptoren in definierten Zellen von Kernstrukturen der Epilepsie in erwachsenen Tieren auszuschalten. Durch die Anwendung dieser Startegie können wir die Funktion einzelner Y-Rezeptoren in unterschiedlichen Stadien der Epilepsie analysieren.

Seit ihrer Entdeckung vor über 25 Jahren wurde die mannigfaltige Bedeutung von Neuropeptiden durch viele Publikationen gezeigt. So spielt z.B. Neuropeptid Y in physiologischen und patho-physiologischen Funktionen wie Epilepsie, Nahrungsaufnahme, Gedächtnis und Wahrnehmung, Angst, Fruchtbarkeit, Alkoholkonsum, Tagesrhythmus und Blutdruckregulation eine Rolle. Ähnlich komplex sind die Funktionen des Opioidsystems. Die unterschiedlichen Aktivitäten von NPY werden über mindestens fünf G-Protein gekoppelte Rezeptoren (Y1, Y2, Y4, Y5 und Y6) vermittelt, während die Opioide vor allem über die 3 klassischen Rezeptoren Delta, Kappa und Mu wirken. Die Komplexität dieser Systeme und die eingeschränkten pharmakologischen Mittel machen Knockout (KO) Mäuse zu einem wichtigen Instrument. Das Hauptziel dieser Projektes war die Charakterisierung von konditionalen Y Rezeptor KO Mäusen, welche ein induzierbares System zur Expression der Cre-Rekombinase tragen. Dieses System sollte eine räumlich und zeitlich eingeschränkte Induktion von Y Rezeptor KOs ermöglichen und beruht auf einer Tet-on regulierten Cre- Rekombinase cDNA, unter der Kontrolle des endogenen Prodynorphin Promotors. Die Expression von Prodynorphin und Tet-on Transaktivator mRNA wurde in heterozygoten Mäusen mittels in-situ Hybridisierung untersucht und zeigte eindeutige Kolokalisation. Nach Induktion des Systems konnte mittels PCR die grundsätzliche Funktion des Konstrukts in-vivo gezeigt werden. Es war jedoch nicht möglich einen ausreichenden Wirkungsgrad zu erreichen, der die Testung in Epilepsiemodellen sinnvoll gemacht hätte. Obwohl unsere Untersuchungen in dieser Hinsicht erfolglos blieben, stimmen sie mit Erfahrungen anderer Labors aus der jüngsten Vergangenheit überein, dass der Einsatz des Tet-on Systems für den Einsatz im zentralen Nervensystem ungeeignet ist. Erfolgreich verlief hingegen die Untersuchung von Cre-Rekombinase homozygoten (somit Prodynorphin KO) Mäusen in verschiedenen Epilepsiemodellen. Dies ermöglichte es uns die Bedeutung endogener prodynorphinstämmiger Peptide in der Epilepsie zu zeigen. Die Prodynorphin KO Mäuse zeigten eine deutlich verringerte Krampfschwelle, sowie eine verkürzte Latenzzeit bis zum Beginn induzierter Anfälle, sowie eine verlängerte Anfallsdauer. Durch den Einsatz rezeptorspezifischer Agonisten und Antagonisten konnten wir eindeutig zeigen, dass endogenes Dynorphin vorrangig über Kappa Rezeptoren wirkt. Interessanterweise zeigte sich in einem Modell der Epileptogenese, eine schnellere Entwicklung der Krankheit als in Wildtyp Mäusen. Dies stimmt sehr gut mit der Beobachtung überein, dass Menschen, die weniger Dynorphin produzieren, anfälliger für Epilepsie sind. Damit bieten sich hier diagnostisch wie therapeutisch interessante Möglichkeiten. Eine genaue Abklärung möglicher beteiligter Mechanismen wird diese Strategien noch besser eingrenzen und helfen unser Bild von der Temporallappenepilepsie zu vervollständigen.