Die Dopaminforschung ist ein vielschichtiges Feld, das sich mit den Auswirkungen von Dopamin auf verschiedene neurologische und psychische Funktionen des Körpers beschäftigt. Friederike Klein hat sich in diesem Bereich einen Namen gemacht, und dieser Artikel fasst einige wichtige Aspekte ihrer Arbeit und verwandter Forschung zusammen.
Dopamin und seine Bedeutung
Dopamin ist ein Neurotransmitter, der eine entscheidende Rolle in verschiedenen Hirnfunktionen spielt. Dazu gehören die Steuerung von Bewegungen, die Verarbeitung von Emotionen, die Motivation und das Belohnungssystem. Dopaminmangel oder -ungleichgewicht können zu einer Vielzahl von neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen führen.
Basalganglien und ihre Rolle
Die Basalganglien, eine Gruppe von Nervenzellkernen im Gehirn, spielen eine wichtige Rolle bei der Steuerung von Bewegungen und anderen kognitiven Funktionen. Ein besonderer Fokus liegt auf dem Einfluss von Basalganglienstörungen auf unser therapeutisches Denken. Es wird diskutiert, wie diese Störungen die Diagnosestellung und Behandlungsstrategien beeinflussen können.
Friederike Kleins Beitrag zur Dopaminforschung
Friederike Klein hat sich intensiv mit der Dopaminforschung auseinandergesetzt und dazu beigetragen, neue Erkenntnisse über die Rolle von Dopamin bei verschiedenen Erkrankungen zu gewinnen. Ihre Arbeit umfasst sowohl Grundlagenforschung als auch klinische Studien, die darauf abzielen, neue Therapieansätze für Patienten mit Dopamin-bedingten Störungen zu entwickeln.
Tiefe Hirnstimulation und Dopamin
Ein wichtiger Aspekt der Forschung von Friederike Klein ist die tiefe Hirnstimulation (THS) und ihre Auswirkungen auf den Dopamin-Haushalt. Die THS ist ein neurochirurgisches Verfahren, bei dem Elektroden in bestimmte Hirnareale implantiert werden, um elektrische Impulse abzugeben. Dieses Verfahren wird unter anderem zur Behandlung von Parkinson-Krankheit eingesetzt, einer Erkrankung, die durch Dopaminmangel im Gehirn gekennzeichnet ist.
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- Pallidale tiefe Hirnstimulation bei Dystonie: Studien von Kotyra, Perl, Lüttig, Franz, Bathel, Marx, Plocksties, Timmermann, van Rienen, Fietz, Köhling und Richter (2025) untersuchen die Auswirkungen einer längerfristigen pallidalen Stimulation auf den Schweregrad der Dystonie in einem phänotypischen Tiermodell. Franz, Kragelund, Heerdegen, Perl, Lüttig, Plocksties, Bathel, Richter und Köhling (2025) zeigen eine netzwerkweite Modulation der synaptischen Plastizität und Spike-Muster in motorischen Schaltkreisen nach pallidaler tiefer Hirnstimulation in einem Dystonie-Modell. Lüttig, Perl, Franz, Kotyra, Morawski, Köhling und Richter (2025) untersuchen die Expression der extrazellulären Matrixkomponente Brevican vor und nach tiefer Hirnstimulation im dtsz-Hamstermodell der Dystonie.
- Langzeit-tiefe Hirnstimulation bei Parkinson: Weber, Statz, Storch und Fauser untersuchen, wie die Langzeit-tiefe Hirnstimulation nicht-motorische Symptome und die damit verbundene Neurogenese in einem Alpha-Synuclein-Rattenmodell der Parkinson-Krankheit moduliert. Payonk, Kober, Budde-Sagert, Bernsdorff, Statz, Bathel, Arbeiter, Fauser, Badstübner-Meeske, Bahls, Krüger, van Rienen, Storch und Zimmermann charakterisieren die Elektroden-Gewebe-Schnittstelle während der Langzeit-tiefe Hirnstimulation im 6-OHDA-Rattenmodell der Parkinson-Krankheit. Almeev, Payonk, Spors und van Rienen verwenden physikinformierte neuronale Netze für eine effiziente elektrische Feldmodellierung bei der tiefen Hirnstimulation.
AADC-Defizienz und Gentherapie
Ein weiteres vielversprechendes Forschungsgebiet ist die Behandlung der Aromatische L-Aminosäuredecarboxylase (AADC)-Defizienz mit Gentherapie. AADC ist verantwortlich für die Produktion von Dopamin und Serotonin. Kindern mit einer autosomal-rezessiv vererbten AADC-Defizienz fehlen ausreichende Mengen dieser Neurotransmitter, was zu vegetativen Symptomen, okulogyren Krisen, Dystonie und schweren neurologischen Schädigungen führt. Kirsten Gruis berichtete von vielversprechenden Ergebnissen mit einer Gentherapie bei schwer AADC-defizienten Kindern, bei denen humane DNA für das AADC-Enzym stereotaktisch direkt in das Putamen eingebracht wurde.
Weitere Forschungsbereiche und Erkenntnisse
Neben der direkten Dopaminforschung gibt es auch andere relevante Forschungsbereiche, die indirekt mit Dopamin in Verbindung stehen oder neue Therapieansätze für neurologische Erkrankungen bieten.
Hydrogele in der Geweberegeneration
Mehrere Studien befassen sich mit der Verwendung von Hydrogelen für die Geweberegeneration, insbesondere im Bereich der Knorpel- und Knochenregeneration. Hydrogele sind wasserhaltige Polymere, die eine vielversprechende Matrix für das Zellwachstum und die Geweberegeneration darstellen.
- Knorpelregeneration: Schöbel, Özdemir und Boccaccini untersuchen oxidierte Alginat-Gelatine-basierte Hydrogele, die mit Magnesium angereichert sind, für das Knorpel-Tissue-Engineering. Azizi, Drobek und Seitz untersuchen numerisch den Einfluss des strukturellen Designs auf die Knorpelzelldifferenzierung in mechanisch stimulierten Hydrogelgerüsten unter Verwendung eines FSI-basierten Modells. Barkow, Polley, Schöbel, Waletzko-Hellwig, Schnell, Springer, Bader, Boccaccini, Hashemi-Afzal, Fallahi, Bagheri, Collins, Eslaminejad und Seitz geben einen umfassenden Überblick über Fortschritte im Hydrogeldesign für die Regeneration von Gelenkknorpel.
- Knochenregeneration: Schöbel, Ayerbe, Polley, Arruebarrena, Seitz und Boccaccini führen eine Machbarkeitsstudie über bioaktive Hydrogelbeschichtungen auf Ti-6Al-4V-Gyroid-Gerüsten für das Knochen-Tissue-Engineering durch. Afsharian, Rahimnejad, Rabiee und Feizi berichten über die jüngsten Fortschritte bei der Förderung der Knochenregeneration bei Typ-2-Diabetes unter Verwendung von Wirkstofftransportsystemen und trägerfreien Therapeutika. Kämmerer und Hartmann führen eine retrospektive klinische Follow-up-Studie zum ästhetischen Ergebnis der kundenspezifischen Knochenregeneration durch. Kämmerer, Engel, Bader, Engel, Frerich, Heimes, Kröger, Lembcke, Plocksties, Raben, van Rienen, Springer, Timmermann, Zimmermann und Dau untersuchen die Sicherheit und vorläufige Wirksamkeit eines elektrisch stimulierten Implantats für die Unterkieferknochenregeneration in einem Großtiermodell. Pabst, Becker, Götz, Heimes, und Thiem führen eine vergleichende Analyse von partikulären Rinderknochenersatzmaterialien für die orale Regeneration durch. Zimmermann, Farooqi, Klinder, Möws, Ziebart, Su, Gabler, Jonitz-Heincke, van Rienen, Ellenrieder und Bader untersuchen die Auswirkungen der elektrischen Stimulation mit Wechselfeldern auf die Osseointegration von Titanimplantaten in der Kaninchen-Tibia in einer Pilotstudie.
Elektrische Stimulation und ihre Anwendungen
Die elektrische Stimulation hat sich als vielversprechende Methode zur Behandlung verschiedener Erkrankungen erwiesen, von neurologischen Störungen bis hin zur Geweberegeneration.
- Muskel-Skelett-Regeneration: Jonitz-Heincke, Klinder, Grote, Waletzko-Hellwig und Kischka untersuchen die Auswirkungen von wechselnden elektrischen Feldern auf die Muskel-Skelett-Gewebe-Regeneration. Song, Grote, Sahm, Zimmermann, Lutter und Jonitz-Heincke erforschen die Rolle von direkt gekoppelten elektrischen Wechselfeldern auf die Chondrozytenmorphologie und Redifferenzierungskapazität mit Fokus auf Geschlechtsunterschiede.
- Implantat-Anwendungen: Geiger, Kloubert, Bader und Kluess führen eine rechnerische Studie über die Integration eines piezoelektrischen Elements in einen zementfreien Revisionshüftstiel zur Energieversorgung von intelligenten Implantatfunktionen durch. Schumacher (Graumülller), Geiger, Spors, Bader, Haubelt und Kluess untersuchen die Erkennung von Hüfttotalendoprothesenlockerung basierend auf Körperschall und den Einfluss der Position des Sensors auf den Hüftstiel. Thönes, Geiger, Osterloh, Bader und Spors verwenden Impedanzmessungen zur datengesteuerten Kraftschätzung des Musculus quadriceps femoris während der konzentrischen Knieextension. Graumüller, Krukewitt, Kluess, Bader, Haubelt, Spors und Niemann verbessern die Energieeffizienz der Detektion von Hüftstielimplantatlockerung unter Verwendung von Körperschall für eine On-Implantat-Implementierung.
Weitere relevante Forschungsarbeiten
- Elektrophysiologie und Modellierung: Erbslöh, Zimmermann, Ingebrandt, Mokwa, Seidl, van Rienen, Schiele und Kokozinski prognostizieren die Impedanzcharakteristik während der elektrischen Stimulation mit Mikroelektroden-Arrays. Che, Bielfeldt, Budde-Sagert, Arbeiter, Spors, van Rienen, Rebl und Zimmermann entwickeln ein digitales Zwillingsmodell zur Visualisierung zellulärer Reaktionen auf elektrische Stimulation.
- Materialwissenschaften: Oiffer, Leipold, Süss, Breite, Griebel, Khurram, Branson, de Vries, Schulze, Helm und Bornscheuer untersuchen die chemo-enzymatische Depolymerisation von funktionalisiertem Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht. Khurram, Neuber, Sill und Helm untersuchen den Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit auf hochgradig elektrisch leitfähige Polyelektrolyt-Mehrschichtfilme. Sill, Hilken und Helm untersuchen die Polymer- und Standortdiffusion von PSS während des PSS/PDADMA-Mehrschichtaufbaus.
- Neurologische Erkrankungen: Statz, Weber, Weis, Kober, Bathel, Plocksties, van Rienen, Timmermann, Storch und Fauser zeigen, dass die tiefe Hirnstimulation des Nucleus subthalamicus funktionelle Defizite in der noradrenergen Neurotransmission in einem Parkinson-Krankheitsmodell induziert. Spiliotis, Köhling, Just und Starke verwenden datengesteuerte und gleichungsfreie Methoden für neurologische Erkrankungen zur Analyse und Steuerung des Striatum-Netzwerks.
- Bildgebung und Sensorik: Müller-Graf, Thönes, Krukewitt, Frenkel, Richter, Spors, Kühn, Zitzmann, Boehm und Reuter verwenden maschinelles Lernen zur nicht-invasiven Schätzung des Schlag-für-Schlag-Aortenblutdrucks aus elektrischen Impedanztomographiedaten. Graumüller, Gis, Geiger, Soodmand, Kebbach, Bader, Haubelt und Grützmacher entwickeln eine Methode zur Erkennung der menschlichen Körperhaltung basierend auf differentiellen Messungen mit tragbaren barometrischen Drucksensoren.
Klinische Studien und Fallberichte
Die Forschung umfasst auch klinische Studien und Fallberichte, die neue Therapieansätze und Erkenntnisse liefern.
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- Acetyl-DL-Leucin bei REM-Schlaf-Verhaltensstörung: Oertel et al. (2024) berichten über zwei Fälle, in denen Acetyl-DL-Leucin die Symptome der REM-Schlaf-Verhaltensstörung verbessert, den Verlust der striatalen Dopamin-Transporter-Bindung umkehrt und pathologische metabolische Hirnmuster stabilisiert.
- N-Acetyl-L-Leucin bei Niemann-Pick-Krankheit Typ C: Bremova-Ertl et al. berichten über eine Studie mit N-Acetyl-L-Leucin bei der Niemann-Pick-Krankheit Typ C.
Antidepressiva und chronische Schmerzen
Antidepressiva können bei der Behandlung von chronischen Schmerzen helfen, indem sie direkt in die Pathophysiologie eingreifen und die Aktivität noradrenerger absteigender Bahnen beeinflussen. Dopamin und Serotonin scheinen dabei unterstützend zu wirken.
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