Erythropoietin: Doping für Denker und auch weniger kluge Köpfe?


  • Dr. med. Thomas Kron
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Kernbotschaften

Forscher sind seit Jahren auf der Suche nach wirksamen Medikamenten für Patienten mit kognitivem Leistungsabbau. Das vor allem als Doping-Mittel bekannte Erythropoietin, kurz Epo, könnte vielleicht eine neue Option werden, die sich zumindest näher zu erforschen lohnt: Denn Epo steigert nicht allein die physische Leistungsfähigkeit. Der Wachstumsfaktor schützt und regeneriert auch zerebrale Nervenzellen; Forscher vom Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin in Göttingen haben nun den zugrundeliegenden Mechanismus entdeckt.

Hypoxie durch geistige Herausforderungen

Wie die Wissenschaftler im Fachmagazin Nature Communications“berichten, lösen geistige Herausforderungen in den zerebralen Neuronen eine funktionelle Hypoxie aus. Dies rege die Produktion von Epo und seinen Rezeptoren in den aktiven Nervenzellen an. Dadurch würden aus benachbarten Vorläuferzellen neue Nervenzellen gebildet und sich dann die Zellen „effektiver untereinander“ verbinden.

Geistige Leistungsfähigkeit steigt

„Die Gabe von Epo verbessert die Regeneration nach einem Schlaganfall (genannt ‚Neuroprotektion‘ und ‚Neuroregeneration‘) und verringert so die Schäden im Gehirn. Patienten mit Störungen der geistigen Leistungsfähigkeit im Rahmen von Schizophrenie, Depression, Bipolarer Erkrankung oder Multipler Sklerose, die wir mit Epo behandelt haben, sind zudem deutlich leistungsfähiger“, sagt Professorin und Studienleiterin Hannelore Ehrenreich vom Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin. Die Wissenschaftlerin erforscht zusammen mit ihren Kollegen seit Jahren die Rolle von Epo im Gehirn.

Mehr Nervenzellen

Ehrenreich und ihr Team haben nun in Tierversuchen an Mäusen systematisch untersucht, welcher körpereigene Mechanismus der höheren Leistungsfähigkeit des Gehirns nach Epo zugrunde liegt. Ihre Versuchsergebnisse zeigen, dass erwachsene Mäuse nach der Gabe des Wachstumsfaktors 20 Prozent mehr Nervenzellen in der Pyramidenschicht des Hippocampus, einer für Lernen und Gedächtnis entscheidenden Hirnregion, bilden. „Außerdem vernetzen sich die Nervenzellen besser und schneller mit anderen Nervenzellen und tauschen dadurch effizienter Signale aus“, sagt Ehrenreich.

Die Forscher ließen die Mäuse auf Laufrädern trainieren, deren Speichen in unregelmäßigen Abständen angeordnet waren. „Das Laufen in diesen Rädern erfordert das Erlernen komplexer Bewegungsabläufe, die für das Gehirn eine besondere Herausforderung sind“, erklärt Ehrenreich. Die Resultate belegen, dass die Mäuse nach einer Epo-Behandlung die für die Laufräder erforderlichen Bewegungen schneller lernen. Die Nager sind darüber hinaus deutlich belastbarer.

Leichter Sauerstoffmangel induziert Epo-Produktion

In weiteren Experimenten konnten die Wissenschaftler dann belegen, dass Nervenzellen beim Lernen komplexer motorischer Aufgaben mehr Sauerstoff benötigen, als ihnen normalerweise zur Verfügung steht. Der dadurch entstehende leichte Sauerstoffmangel induziere dann in den Nervenzellen die Epo-Produktion. „Es handelt sich hierbei um einen selbstverstärkenden Prozess: Geistige Anstrengung führt zu leichter Hypoxie, von uns als ‚funktionelle Hypoxie‘ bezeichnet, der wiederum die Produktion von Epo und seinen Rezeptoren in den entsprechend aktiven Nervenzellen anregt. Epo steigert anschließend die Aktivität dieser Nervenzellen, bewirkt die Bildung neuer Nervenzellen aus benachbarten Vorläuferzellen, und erhöht deren komplexe Vernetzung, um auf diese Weise zu der bei Mensch und Maus messbaren Verbesserung der geistigen Leistungsfähigkeit zu führen“, erklärt Ehrenreich.

Vielleicht optimal: die Kombination von „Hirn-Training und Epo“

Der selbstverstärkende Zyklus aus geistiger Herausforderung, aktivitätsinduzierter Hypoxie und Epo-Produktion kann einer Mitteilung der Forscherv zufolge auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden: „Die geistige Leistungsfähigkeit lässt sich durch konsequentes Lernen und geistiges Training über die Epo-Produktion der beteiligten Nervenzellen steigern. Ein ähnlicher Effekt wird bei Kranken durch die Verabreichung von zusätzlichem Epo erzielt“, sagt Ehrenreich.