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Medizin

25. Januar 2018
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Das Forschungsvorhaben wurde unter anderem gefördert vom virtuellen Helmholtz-Institut “RNA dysmetabolism in ALS and FTD (VH-VI-510)”, dem Else-Kröner-Promotions-Kolleg Dresden, dem Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen DZNE, dem DFG-Center for Regenerative Therapies Dresden (CRTD), der Deutschen Gesellschaft für Muskelerkrankungen, der Roland Ernst Stiftung Sachsen und der NOMIS Stiftung sowie durch eine große Einzelspende einer Familie einer verstorbenen ALS Patientin.
 
Abb. 2: Schema zur aktuellen Studie – ausführliche Legende siehe unten *, Quelle: Naumann, Pal, Hermann, UKD.
Abb. 2: Schema zur aktuellen Studie – ausführliche Legende siehe unten *, Quelle: Naumann, Pal, Hermann, UKD.


* Legende zum Schema „ALS-Forschung_Naumann-Pal-Hermann_Jan2018“

Nervenzellen von Patienten bilden in Kultur Fortsätze, sogenannte Dendriten und Axone. Die Axone wachsen proximal (rechts) in Mikrokanäle hinein und sprießen am distalen Ende (links) wieder heraus. Im Dunkelfeld des Videomikroskops können nun durch den speziellen Fluoreszenzfarbstoff JC-1 die Kraftwerke der Zelle, die sogenannten Mitochondrien, sichtbar gemacht und ihr axonaler Transport durch die Mikrokanäle verfolgt werden. Durch das Übereinanderlagern aller Einzelaufnahmen des Videos werden die Bewegungen der Mitochondrien durch langgezogene rote Bahnenlinien dargestellt (sogenannte maximum intensity projection). Zusätzlich zeigt die Farbe von JC-1 an, ob die Membrane der Mitochondrien elektrisch polarisiert sind und somit Energie in Form von ATP produzieren können oder nicht (durch die sogenannte oxidative Phosphorylierung in der Atmungskette). Hierbei bedeutet rot: physiologische Polarisation und ATP Produktion, intakte Energieversorgung. Grün dagegen: keine Polarisation und kein ATP, lokale Energieengpässe. Der obere Kanal zeigt gesunde Nervenzellen, in der alle Mitochondrien durchgängig ein intaktes Membranpotential (rot) und rege Bewegungen aufweisen. Der mittlere Kanal dagegen zeigt Nervenzellen eines FUS-ALS Patienten. Deutlich erkennt man den Verlust des Membranpotentials (rot, noch intakt) und der Bewegung (rote Bahnen) von proximal (rechts) nach distal (links) durch den Umschlag nach grün (Stillstand, kaum noch Bahnen). Der untere Kanal zeigt die gleichen FUS-ALS Nervenzellen, die in Kultur mit einer vielversprechenden Substanz behandelt wurden, die die gestörte DNA Schadensreparatur im Zellkern wieder herstellt. Deutlich zu erkennen sind die Restauration des mitochondrialen Membranpotentials (wieder durchgängig rot) und der Bewegungsprozesse (rote Bahnen).

Marcel Naumann, Arun Pal und Andreas Hermann

Quelle: TU Dresden

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