Ein Thermostat-Protein zeichnet sich ab
Zunächst beobachteten sie an Zellkulturen aus dem Hypothalamus von Mäusen, dass nur bestimmte Neuronen auf Wärmereize reagieren. In diese Zellen strömt dabei schlagartig Kalzium ein, zeigten spezielle Färbetechniken unter dem Mikroskop. Um herauszufinden, welcher Bestandteil an der Zelloberfläche für diesen Effekt verantwortlich ist, behandelten die Wissenschaftler die kultivierten Nervenzellen nacheinander mit Hemmstoffen für bekannte Kalzium-Kanäle und testeten erneut die Reaktion auf den Hitzereiz. So stießen sie auf das Eiweißmolekül TRPM2: Blockierten sie dieses Protein, ließen sich die Zellen durch Wärme nicht mehr oder nur deutlich schlechter aktivieren.
Weitere Experimente gaben anschließend Einblicke in die konkrete Funktion von TRPM2. Mäuse, die es nicht bilden können, haben zwar keine Probleme, ihre Körpertemperatur zu regulieren, aber sie neigen zum Überhitzen: Als die Forscher bei diesen Tieren Fieber auslösten, stieg die Temperatur deutlich höher als bei Mäusen, die über TRPM2 verfügen. “Es scheint bei der normalen Feinregulation der Körpertemperatur keine entscheidende Rolle zu spielen – es muss also noch weitere Wärmesensoren in diesem Bereich des Gehirns geben. Erst wenn eine Überhitzung droht, beispielsweise bei hohem Fieber, sorgt TRPM2 dafür, dass die überschüssige Wärme abgeleitet wird”, erklärt Siemens.
Therapeutisches Potenzial
Durch weitere Versuche konnten er und seine Kollegen auch bereits Einblicke gewinnen, was die Aktivierung der Nervenzellen durch TRPM2 im Körper verursacht. Mittels gentechnischer Verfahren verpassten sie den TRPM2-Neuronen von Mäusen einen chemischen Schalter, durch den sie sich auch durch eine andere Substanz aktivieren ließen. Infrarot-Aufnahmen offenbarten, was dies bei den Tieren auslöste: Die Infrarot-Kamera zeigte: Bei Mäusen mit aktivierten TRPM2-Neuronen wurden trotz kühler Umgebung Pfoten, Ohren und Schwanz vergleichsweise stark durchblutet. Die Körpertemperatur der Tiere sank dadurch von 37 Grad Celsius auf etwa 30 Grad ab.
Die Forscher kommen deshalb zu dem Schluss, dass TRPM2 vor allem dazu dient, Fieber zu senken, bevor es für den Körper gefährlich wird. “Damit ist TRPM2 sicherlich auch interessant für eine potenzielle therapeutische Nutzung. Viel wichtiger ist zunächst aber, dass wir erstmals einen molekularen Einblick in die komplexen und bisher noch wenig verstandenen Mechanismen der Wärmeregulation im Gehirn erhalten haben”, so Siemens.
