Parkinson-Krankheit

Die Parkinson-Krankheit ist eine Bewegungsstörung des Nervensystems [1]. Das zentrale Nervensystem besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark [2]. Das zentrale Nervensystem besteht aus zwei grundlegenden Zelltypen:

• Neuronen, Nervenzellen, die Signale senden und empfangen
• Gliazellen, Zellen, die die Struktur im Gehirn aufrechterhalten

Beschädigte Nervenzellen (Neuronen) sind die Ursache von Parkinson

In einigen Teilen des Gehirns gibt es deutlich mehr Gliazellen als Neuronen, aber Neuronen sind die Hauptakteure im Gehirn [3]. Die Parkinson-Krankheit ist eine Bewegungsstörung, die zu Problemen mit der Bewegung, Tremor, Steifheit in den Gliedmaßen oder dem Rumpf oder einem beeinträchtigten Gleichgewicht führen kann, wenn Nervenzellen (Neuronen) in Teilen des Gehirns geschwächt, beschädigt oder absterben [1]. 

Schätzungen variieren, aber derzeit scheint die beste Annahme zu sein, dass unser Gehirn etwa 85 Milliarden Neuronen enthält. Ein Neuron ist eine Nervenzelle und die primäre funktionelle Einheit des Nervensystems [4 ].

Dies ist eine generische Darstellung eines Neurons. Neuronen gibt es tatsächlich in verschiedenen Formen und Größen, aber dies ist die prototypische Version eines Neurons, die Sie oft in einem Lehrbuch sehen. Die Strukturen, die sich von der linken Seite eines Neurons erstrecken und ein wenig wie Baumzweige aussehen, werden als Dendriten bezeichnet [4].

Dendriten sind der Bereich, in dem Neuronen den Großteil ihrer Informationen erhalten. An den Dendriten befinden sich Rezeptoren, die darauf ausgelegt sind, Signale von anderen Neuronen in Form von chemischen Substanzen, sogenannten Neurotransmittern, aufzunehmen. Die Signale, die von den Dendriten aufgenommen werden, verursachen elektrische Veränderungen in einem Neuron, die in einem Bereich interpretiert werden, der als Soma oder Zellkörper bezeichnet wird. Das Soma enthält den Kern. Der Kern enthält die DNA oder genetisches Material der Zelle. Das Soma nimmt alle Informationen von den Dendriten auf und setzt sie in einem Bereich zusammen, der als Axonhügel bezeichnet wird. Wenn das Signal, das von den Dendriten kommt, stark genug ist, wird ein Signal an den nächsten Teil des Neurons gesendet, das Axon. An diesem Punkt wird das Signal als Aktionspotenzial bezeichnet [4].

Das Axon erstreckt sich oft über weite Strecken und ist darauf ausgerichtet, Signale an andere Neuronen weiterzuleiten, die oft weit entfernt sind. Das Axon endet in kleinen Strukturen, die als Axonenden oder Endigungen bezeichnet werden. Die Endigungen sind dafür verantwortlich, dass das Signal von einem Neuron auf ein anderes übergeht. Diese Übertragung erfolgt über eine synaptische Kluft, einen winzigen Spalt zwischen dem Axonende eines Neurons und den Dendriten eines anderen [4]. 

LSD fördert die Bildung neuer Nervenzellen (Neuronen)

Neurogenese ist die Bildung von Neuronen [3]. Fast alle getesteten psychedelischen Verbindungen konnten die Neurogenese kraftvoll fördern, mit ähnlichen Effekten wie bei Tryptaminen (N,N-Dimethyltryptamin [DMT] und Psilocin), Amphetaminen (2,5-Dimethoxy-4-jodoamphetamin [DOI] und MDMA) und Ergolinen (Lysergsäurediethylamid [LSD]). Als positive Kontrolle behandelten wir Zellen mit 7,8-Dihydroxyflavon (DHF), einem Psychoplastogen, das strukturell von klassischen Psychedelika abweicht (Jang et al., 2010), und stellten fest, dass es auch die Komplexität des dendritischen Baumes erhöhte (Abbildung S2). Dieses strukturelle Phänotyp der neuronalen Expansion scheint nur durch ausgewählte Verbindungen induziert zu werden, da Serotonin und D-Amphetamin, Moleküle, die chemisch mit klassischen Psychedelika und Entaktogenen verwandt sind, minimale bis keine Effekte auf die Neurogenese haben (Abbildung S2) [5]. LSD führt auch zu einer Umstrukturierung der Dendriten von pyramidalen Nervenzellen [7]. Bei gesunden menschlichen Teilnehmern bestätigten zwei Neuroimaging-Studien, dass LSD zu einer Zunahme der funktionellen Konnektivität zwischen dem Thalamus und sensorisch-somatomotorischen kortikalen Gebieten führt [8].

Neuroplastizität ist die Fähigkeit, neue Verbindungen zwischen Neuronen zu bilden

Neuronale Plastizität, auch als Neuroplastizität oder Hirnplastizität bekannt, kann definiert werden als die Fähigkeit des Nervensystems, seine Aktivität als Reaktion auf intrinsische oder extrinsische Reize zu verändern, indem es seine Struktur, Funktionen oder Verbindungen neu organisiert. Eine grundlegende Eigenschaft von Neuronen ist ihre Fähigkeit, die Stärke und Wirksamkeit synaptischer Übertragung durch verschiedene aktivitätsabhängige Mechanismen zu modifizieren, die in der Regel als synaptische Plastizität bezeichnet werden. Forschung im letzten Jahrhundert hat gezeigt, dass neurale Plastizität eine grundlegende Eigenschaft des Nervensystems von Insekten bis zu Menschen ist. Studien zur synaptischen Plastizität waren tatsächlich nicht nur eine treibende Kraft in der neurologischen Forschung, sondern tragen auch zum Wohlbefinden unserer Gesellschaften bei, da dieses Phänomen am Lernen und Gedächtnis, der Gehirnentwicklung und Homöostase, der sensorischen Schulung und der Wiederherstellung von Hirnläsionen beteiligt ist [6].

Psychedelika fördern Plastizität durch einen TrkB- und mTOR-abhängigen Mechanismus

Die Rolle von BDNF sowohl in der Neuritogenese als auch in der Spinogenese ist bekannt (Cohen-Cory et al., 2010), und verschiedene Berichte legen nahe, dass Psychedelika in der Lage sind, die Niveaus neurotropher Faktoren zu erhöhen (He et al., 2005; Martin et al., 2014; Nichols und Sanders-Bush, 2002; Vaidya et al., 1997). Daher behandelten wir kortikale Neuronen mit BDNF, DOI und einer Kombination der beiden, um zu sehen, ob sie additive oder synergetische Effekte hatten. Dosis-Wirkungs-Untersuchungen mit rekombinantem BDNF (Abbildungen 3A–3C) zeigten, dass eine Behandlung mit 50 ng/ml die Neuritogenese in ähnlichem Maße erhöhte wie DOI (10 μM). Darüber hinaus brachte eine Kombination beider keine zusätzlichen Vorteile, was darauf hinweist, dass sie über einen verwandten Mechanismus wirken (Abbildungen 3D–3F). Anschließend behandelten wir kortikale Neuronen mit DOI, DMT und LSD für 24 Stunden, bevor wir die BDNF-Gen- und Proteinausdrucksprofile mit Hilfe von jeweils Drop-Digitaler PCR (ddPCR) und ELISA maßen. Obwohl Psychedelika die Expression des BDNF-Transkripts beeinflussten (Abbildung 3G), führten sie zu einer zweifachen Zunahme des BDNF-Proteingehalts, obwohl dieser Effekt nicht statistisch signifikant war (Abbildung 3H). Als kortikale Kulturen gleichzeitig mit ANA-12 (Cazorla et al., 2011), einem selektiven Antagonisten des BDNF-Rezeptors TrkB mit hoher Affinität, behandelt wurden, wurde die Fähigkeit von Psychedelika oder BDNF, die Neuritogenese und Spinogenese zu stimulieren, vollständig blockiert (Abbildung 4) [5].

Die Aktivierung von TrkB ist dafür bekannt, die Signalübertragung über mTOR zu fördern (Takei et al., 2004), welches eine Schlüsselrolle in der strukturellen Plastizität spielt (Jaworski et al., 2005; Kumar et al., 2005), bei der Proteinsynthese, die für die Synaptogenese benötigt werden (Hoeffer und Klann, 2010), und den Effekten von Ketamin. (Dwyer und Duman, 2013; Li et al., 2010). Die Behandlung mit Rapamycin, einem mTOR-Inhibitor, blockierte die von Psychedelika induzierte Neuritogenese vollständig (Abbildung 5), was bestätigt, dass die mTOR-Aktivierung eine Rolle bei den plastizitätsfördernden Effekten klassischer serotonerger Psychedelika spielt [5].

Quellen

Parkinson-bezogene Organisationen