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Wir alle waren sozusagen einmal mit dem Bluthormon Erythropoetin (Epo) gedopt. Im Gehirn des ungeborenen Kindes ist die Konzentration an Epo sehr hoch, sinkt aber nach der Geburt rapide. Doch warum ist das so? Dieser Frage widmet sich die Postdoktorandin Edith Schneider-Gasser am Institut für Veterinärphysiologie der Universität Zürich.
An diesem Institut befassen sich Forscher schon seit vielen Jahren unter der Leitung von Professor Max Gassmann mit Epo und dessen Wirkung im Gehirn. Sie konnten zeigen, dass Epo bei Sauerstoffmangel neben der Wirkung auf die Blutbildung direkt im Gehirn die Atemfrequenz erhöht. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass das als Wachstumsfaktor bekannte Epo auf den Sitz des Atmungszentrums im Hirnstamm und möglicherweise auch auf andere Bereiche im Gehirn wirkt.
Dass Epo im Gehirn ungeborener Kinder in grosser Menge vorkommt und dort vielleicht direkt die Entwicklung und Reifung von Hirnzellen beeinflusst, sind die Grundannahmen für Schneider-Gassers jetziges Forschungsprojekt. Konkret beschäftigt sie sich mit der folgenden Frage: Könnte Epo dem Gehirn Frühgeborener helfen, schneller zu reifen? Falls ja, wäre dies für die Behandlung Frühgeborener eine sehr wichtige Erkenntnis.
Das Gehirn von Frühgeborenen ist noch nicht vollständig ausgereift, gleichzeitig sind die Kleinen für Hirnblutungen mit einhergehendem Sauerstoffmangel anfällig. Frühere Untersuchungen mit Frühgeborenen haben gezeigt, dass Kinder, die wegen einer Blutarmut mit Epo behandelt wurden, später deutlich weniger Hirnschäden aufwiesen, auch wenn sie eine Hirnblutung und damit einen massiven Sauerstoffmangel erlitten hatten. Offenbar schützt Epo die Nervenzellen gegen die Folgen von Sauerstoffmangel.
Wie genau dieser Schutz funktioniert und in welcher Weise Epo die Nervenzellen bei ihrer Entwicklung beeinflusst, ist jedoch noch unklar. Edith Schneider-Gasser konzentriert sich bei ihrer Forschung deshalb auf die Entwicklung des Gehirns während der Schwangerschaft. Als Modell verwendet sie Mäuse, die zwischen 1 und 21 Tage alt sind. Diese Altersspanne ist mit den 24. – 40. Schwangerschaftswochen beim Menschen vergleichbar. Bei einer Maus, die einen Tag alt ist, weist also das Gehirn einen Entwicklungsstand auf, der ungefähr mit dem eines Kindes in der 24. Schwangerschaftswoche vergleichbar ist. Zu diesem Zeitpunkt ist das Gehirn von Mäusebabys wie von Frühgeborenen noch unreif.
Für ihre Versuche verwendet Schneider-Gasser transgene Mäuse, die viermal mehr Epo bilden als normale Mäuse, und sie vergleicht diese im Alter von einem bis zum 21. Tag mit normalen Mäusen. Erste Resultate zeigen, dass die Epo-Mäuse zu einem viel früheren Zeitpunkt als die normalen Mäuse adäquat auf einen Sauerstoffmangel reagieren. Dies bestätigt die Vermutung, wonach Epo das Gehirn früher reifen lässt und tatsächlich auch im Gehirn als Wachstumsfaktor wirkt.
Ebenso ist das totale Hirnvolumen der Epo-Mäuse im Vergleich zu normalen Mäusen um bis zu 20 Prozent grösser und gleicht sich erst am 21. Lebenstag dem Gehirn normaler Mäuse an, einem Alter, der beim Menschen einer termingerechten Geburt entspricht. Unklar ist noch, ob das grössere Gehirnvolumen tatsächlich einer erhöhten Reife der Nervenzellen entspricht. Dazu untersucht Schneider-Gasser auch die Dichte und den Entwicklungsstand der Nervenzellen.
Die bisherigen Resultate sind sehr vielversprechend. Zur Zeit existieren kaum Therapiemöglichkeiten, um die Reifung des Gehirns bei Frühgeborenen zu beschleunigen. Offen ist jedoch nach wie vor, wie genau Epo die Nervenzellen beeinflusst und ob es auch auf die Gliazellen und die Neubildung von Blutgefässen wirkt. Auch allfällige Nebenwirkungen sind noch unbekannt.
«Dass ich gerade über Epo forsche, hat vielleicht auch mit meiner Herkunft zu tun», meint Schneider-Gasser, die im bolivianischen Hochland auf einer Höhe von 3600 Metern über Meer aufgewachsen ist und sich daher bereits früh für Sauerstoffmangel und dessen Auswirkungen auf das Gehirn interessierte. Mittlerweile lebt die dreifache Mutter jedoch seit einigen Jahren in der Schweiz und hat hier auch neben Windeln und Gemüsebrei ihr Doktorat geschrieben. «Mein Terminkalender ist voll», stellt Schneider-Gasser fest, doch scheint sie die Herausforderung von Forschungstätigkeit und Familie bestens zu bewältigen.
Mit Epo wird sich Schneider-Gasser auf alle Fälle noch eine Weile befassen: Ihre jetzige Forschung, die vom Forschungskredit der Universität Zürich unterstützt wird, kann sie dank einem Marie Heim-Vögtlin-Beitrag des Schweizerischen Nationalfonds noch zwei weitere Jahre weiterführen.
