Menschen mit einer bipolaren Störung erleben Sie dramatische Verschiebungen in Stimmung, oszillierend zwischen den oft schwächenden Perioden von Manie und depression. Während ein Drittel der Personen mit einer bipolaren Erkrankung kann erfolgreich behandelt werden mit dem Medikament lithium, die Mehrheit der Patienten, die kämpfen, um zu finden, die Behandlung Optionen, die funktionieren.
Nun, eine geschwungene Reihe neuer Erkenntnisse, die von Salk-Forschern enthüllt bisher unbekannte details, die erklären, warum einige Neuronen in der bipolaren Patienten, die Schaukel zwischen übermäßig oder unter aufgeregt. In zwei Papieren veröffentlicht in der Zeitschrift Biological Psychiatry im Februar 2020 Oktober 2019, Salk-Forschern verwendete experimentelle und numerische Techniken zu beschreiben, wie Veränderungen in der Kalium-und Natrium-Ströme in den Zellen des Gehirns von Menschen mit einer bipolaren Störung kann helfen, weiter zu erklären, warum einige Patienten reagieren auf lithium und andere nicht.
„Das ist spannend, die Fortschritte in Richtung Verständnis der zellulären Mechanismen, die Ursache der bipolaren Störung,“ sagt Salk Professor Rusty Gage, die in der Studie leitende Autor und Präsident des Instituts. „Es bringt uns auch einen Schritt näher zu der Möglichkeit, die Entwicklung neuer Therapeutika zur Behandlung der Erkrankung.“
Im Jahr 2015, Gage und seine Kollegen fanden zum ersten mal die ersten Unterschiede zwischen den Zellen des Gehirns der Patienten, die reagieren auf lithium und wer nicht. In beiden Fällen, Nervenzellen aus dem Gehirn dentate gyrus (DG) – region wurden hyperexcitable—leichter angeregt—im Vergleich zu GD-Neuronen von Menschen ohne bipolaren Störung. Aber wenn ausgesetzt, lithium, nur die Zellen aus bekannten lithium-Responder waren beruhigt durch die Droge.
In der neuen Forschung, Gage-team—neugierig, ob die Ergebnisse hielten wahr, sich über verschiedene Hirnareale—führten ähnliche versuche, aber mit mehr in die Tiefe Sonden und mit einer anderen Art von neuron als vorher. Sie wuchsen die Neuronen genannte CA3-Pyramidenzellen—von sechs Menschen mit einer bipolaren Störung, bei drei von Ihnen reagierten auf lithium.
Während in früheren Studien der GD Neuronen aus aller bipolaren Patienten wurden hyperexcitable, in der neuen Studie nur CA3-Neuronen von lithium-Responder wurden hyperexcitable die ganze Zeit.
„Die Neuronen waren sehr unterschiedlich, zwischen Respondern und non-Respondern“, sagt Salk research associate Shani Stern, der erste Autor beider Papiere. „Es ist fast, als ob es zwei verschiedene Krankheiten.“
Studium der CA3-Neuronen von lithium-Responder mehr genau, fand das team, dass diese Zellen hatten eine höhere als die üblichen zahlen von Kalium-Kanälen sowie eine stärkere Kalium-Ströme durch diese Kanäle. Die erhöhte Kalium-Ströme, die Wissenschaftler zeigten, waren verantwortlich für die Hyperaktivität der CA3-Neuronen: wenn Sie ausgesetzt werden die Zellen auf eine Kalium-Kanal-blocker, die Hyperaktivität ist verschwunden. Faszinierend, wenn Sie ausgesetzt, die die Zellen lithium -, die Droge, nicht nur Umgekehrt die Hyperaktivität, sondern reduziert Kalium-Ströme an der gleichen Zeit.
Darüber hinaus hat das team zunächst beobachtet, dass die CA3-Neuronen von lithium-non-Respondern, im Durchschnitt, hatten normale Erregbarkeit. Aber als Sie sah genauer auf die einzelnen Zellen im Laufe der Zeit, Sie finden eine andere Geschichte.
„Es gab Tage, würde ich Messen, die Zellen und die gesamte Gruppe wäre hyperexcitable, und an anderen Tagen würden Sie alle werden hypoexcitable“, sagt Stern. „Und dann gab es Zeiten, wenn die Zellen aufgeteilt werden; einige würden sehr hyperexcitable und andere sehr hypoexcitable.“
Um besser zu verstehen, was verursacht diese Schwankungen, die die Forscher entwickelt eine rechnerische simulation von CA3-Neuronen-Aktivität. Die computer-simulation zeigte, dass die drastischen Kürzungen in der Natrium-Ströme und einen Anstieg der amplitude der Kalium-Ströme könnte zu der gleichen Art von neuronalen Instabilität in der CA3—Neurone, erklären beide übererregbarkeit und hypoexcitability. Als die Forscher dann ausgesetzt CA3-Neuronen von non-Respondern zu Kalium-Kanal-Blocker, die Ihre Erregbarkeit wurde näher an die Steuerungsebene. Die Ergebnisse verstärkt den Fall, dass die Kalium-Ströme spielen eine Rolle bei der bipolaren Störung, in beiden lithium-Responder und non-Responder—und kann Forschern helfen zu verstehen, wie man bessere Gegner von Drogen.