Entzündungsmodulation in der Epilepsie

Epilepsie ist eine Erkrankung deren Hauptsymptom das Auftreten von epileptischen Anfällen ist. Etwa 30% der Patienten sprechen auf medikamentöse Therapien nur unzureichend an. Experimentelle und klinische Studien der letzten 15 Jahre haben gezeigt, dass chronische Entzündungsprozesse im Gehirn zum Auftreten von epileptischen Anfällen beitragen können. Ebenso konnte in Tiermodellen gezeigt werden, dass epileptische Anfälle ihrerseits eine Entzündung des Gehirns verursachen können. In diesem Zusammenhang konnten zwei Proteine identifiziert werden (Interleukin-1 beta und High mobility group box 1A, HMGB1), welche eine wichtige Rolle bei diesen Prozessen spielen. Diese Proteine binden an ihre jeweiligen Rezeptoren (Interleukin 1-Rezeptor bzw. Toll-like Rezeptor 4 TLR4) und lösen zelluläre Prozesse aus, welche zu einer erhöhten Erregbarkeit von Nervenzellen führen, was zur Entstehung von epileptischen Anfällen beiträgt. Einige Gruppen zeigten, dass die Interaktion von HMGB1 mit TLR4 in der Epilepsie eine wichtige Rolle spielt. Wir haben nun beobachtet, dass ein mit TLR4 verwandtes Protein, TLR2, von Nervenzellen und Gliazellen im epileptischen Gehirn verstärkt gebildet wird. Eine direkte Interaktion zwischen HMGB1 und TLR2 wurde ebenfalls nachgewiesen. Daher denken wir, dass die Interaktion zwischen HMGB1 und TLR2 ebenfalls zur Entstehung von epileptischen Anfällen beitragen könnte. Wir entwickelten nun einige Verbindungen, welche TLR2 gezielt aktivieren oder hemmen können und es somit erstmals erlauben, die TLR2-HMGB1- Interaktion in der Epilepsie genauer zu untersuchen. Unsere Experimente werden zeigen, ob TLR2 in der Epilepsie eine Rolle spielt und ein mögliches Ziel für die antiepileptische Therapie darstellen kann.

In Europa sind etwa 2,7 Millionen Menschen von Epilepsie betroffen. Leider sprechen 30 bis 40% der Patienten nicht gut auf medikamentöse Therapie an und es ist nötig, neue Therapieoptionen zu entwickeln. Die häufigste fokale Epilepsie ist die Temporallappenepilepsie, charakterisiert durch Anfälle, die vor allem von Hippokampus oder Amygdala ausgehen. Man findet bei Epilepsiepatienten oft Entzündungen im Gehirn und weiß heute, dass Entzündungsvorgänge im Gehirn zum Auftreten von spontanen epileptischen Anfällen beitragen können. Am besten untersucht ist die Rolle von TLR4, einem Rezeptor aus der Familie der Toll-like Rezeptoren. Diese Rezeptoren sind Teil des angeborenen Immunsystems und erkennen normalerweise ins Gewebe eingedrungene Keime (Viren, Bakterien) und sogenannte DAMPs (Schadens-assoziierte molekulare Muster), Moleküle die von beschädigten oder sterbenden Zellen ausgeschüttet werden. Im vorliegenden Projekt untersuchten wir, ob auch andere Toll-like Rezeptoren (TLR1, TLR2, TLR6 und TLR8) eine Rolle in der Epilepsie bzw. Epileptogenese spielen und somit mögliche Ziele für neue Therapieoptionen darstellen könnten. In der ersten Versuchsreihe charakterisierten wir das anti-inflammatorische Potential von acht zuvor entwickelten Hemmern des TLR2. Vier der Hemmer zeigten anti-inflammatorische Wirkungen und könnten als Startpunkt für die Entwicklung von Medikamenten gegen entzündliche Erkrankungen dienen. In einem weiteren Experiment konnten wir zeigen, dass INH14, ein Hemmer von intrazellulären Signalwegen mehrerer TLRs, starke entzündungshemmende Eigenschaften hat und wir identifizierten die Kinasen IKK und IKK als Bindungspartner von INH14. In einem weiteren Experiment zeigten wir, dass TLR8 im Maus-Hippokampus vor allem in Parvalbumin-positiven hemmenden Interneuronen vorkommt, nicht aber in Gliazellen oder Pyramidenzellen. Dies könnte in der Epilepsie eine Rolle spielen, da viele dieser Parvalbumin-Interneurone in der Epilepsie früh degenerieren. Weiters konnten wir in hippokampalen Nervenzellkulturen zeigen, dass eine Aktivierung von TLR8 durch den spezifischen Agonisten TL8-506 kurzfristig zu einer deutlichen Zunahme der elektrischen Aktivität führte und längerfristig eine erhöhte Synchronisation des Feuerns der Neurone in der Kultur bewirkte. Eine Hemmung dieses Rezeptors könnte wahrscheinlich die Erregbarkeit innerhalb des Hippokampus dämpfen. Einen weiteren Hemmer von TLRs, INH50, testeten wir in einem Maus-Modell chronischer Epilepsie und auf Nervenzellkulturen auf sein antiepileptisches Potential. Eine einwöchige Behandlung der epileptischen Mäuse mit INH50 bewirkte einen deutlichen Rückgang der im EEG aufgezeichneten Serien von Entladungsspitzen, konnte aber Anzahl und Dauer der spontanen Anfälle nicht beeinflussen. Im Zellkulturmodell konnte eine zuvor durch Picrotoxin ausgelöste Epilepsie-ähnliche Aktivität durch INH50 deutlich unterdrückt werden. Wir stimulierten in der Zellkultur auch natürlich vorkommende Rezeptor-Kombinationen von TLR2 mit TLR1 oder TLR6 und konnten ebenfalls eine erhöhte Synchronisierung des Feuerns beobachten. Auf Basis der erhobenen Daten scheint es sehr wahrscheinlich, dass neben TLR4 auch weitere TLRs mögliche Therapieoptionen in der Epilepsie eröffnen.