11.11.2009 von zaro.

Aktivierte Rückenmark-Schaltkreise überwinden Querschnittsverletzung

Zürich - Im Laborversuch ist es erstmals gelungen, komplett querschnittsgelähmten Ratten wieder Gehen, Laufen sowie das Tragen des gesamten Eigengewichts zu ermöglichen. Forscher der Universität Zürich und der University of California in Los Angeles berichten in der Online-Ausgabe der Zeitschrift “Nature Neuroscience”, dass ein Bündel von Medikamenten, Stimulationen und Trainingsmaßnahmen zum Erfolg führte.

Ziel der Maßnahmen der Forscher waren Schaltkreise des Rückenmarks, deren rhythmische Aktivität ohne Input des Gehirns geschehen kann. “Diese Schaltkreise aktivieren und treiben die Muskeln der Hinterbeine auf eine Art an, die dem normalen Gang sehr ähnelt”, erklärt Studienleiter Grégoire Courtine, Neurowissenschaftler der Medizinischen Fakultät an der Universität Zürich http://www.med.uzh.ch. Während man bereits in früheren Experimenten ähnliche Bewegungen der Hinterbeine von Ratten mit durchtrenntem Rückenmark und ohne willentliche Hinterbein-Bewegungen erreicht hatte, gelang es den Forschern nun, ihnen zu anhaltenden Bewegungen und zum vollen Tragen des Körpergewichts zu verhelfen.

Dazu verabreichten die Wissenschaftler den gelähmten Versuchstieren einerseits Medikamente, die auf die Rezeptoren des Neurotransmitters Serotonin wirken. Andererseits erhielten sie direkt auf das Rückenmark unterhalb der Verletzung elektrische Stimulation in niedrigen Frequenzen. Die Rückenmarks-Schaltkreise der Ratten, die sich gleichzeitig auf einem bewegenden Laufband befanden, wurden durch diese Kombination von Stimulation und Sinneswahrnehmung angeregt. Das Resultat waren Gehbewegungen in den gelähmten Hinterbeinen, die durch tägliches Laufbandtraining während mehrerer Wochen auf Renngeschwindigkeit sowie auf Vor-, Rück- und Seitwärtsbewegungen ausgedehnt werden konnten. Es gelang den Tieren mit der Zeit auch, ihr volles Körpergewicht zu tragen. Die Verbindung zwischen Gehirn und Rückenmark-Schaltkreisen für das Gehen waren weiter unterbrochen, weshalb kein selbstständiges, willentlich gesteuertes Gehen erreicht werden konnte. Allerdings zeigen die Ergebnisse, dass es für die Fußbewegung alleine keine Regeneration von verletzten Nervenfasern braucht.

Anwendung könnte dieses Wissen eines Tages in der Rehabilitation von Patienten mit Rückenmarks-Verletzungen finden, indem durch neuro-prothetische Hilfsmittel, die Elektrostimulationen und Medikamente verabreichen, gewisse verloren gegangene Körperfunktionen überbrückt werden. Courtine bremst gegenüber pressetext jedoch die Hoffnungen, dass dies bereits in naher Zukunft umgesetzt werden könne. “Bevor solche Maßnahmen ohne Risiko an Menschen in klinischen Versuchen erprobt werden, müssen viele weitere Aspekte berücksichtigt werden.” Man könne im Moment kaum abschätzen, wann die Wissenschaft an diesen Punkt gelangen werde. “Wir wissen um unsere Verantwortung und werden unser Bestes tun, um vorwärts zu kommen”, so der Züricher Neurowissenschaftler. (Ende)

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11.11.2009 von zaro.

Überdüngung lässt Sauerstoff im Meer weiter schwinden

Pittsburgh/Kiel - Die Entscheidung der USA, in Zukunft stärker auf Biotreibstoffe zu setzen, bedeutet für den Golf von Mexiko unweigerlich die Ausweitung seiner sauerstoffarmen Todeszone. Zu diesem Schluss kommen Mikrobiologen der Carnegie Mellon University http://www.cmu.edu in Pittsburgh. In der Zeitschrift “Environmental Science and Technology” berichten sie, dass selbst eine Konzentration der Bioethanol-Produktion auf Zellulose den Sauerstoff im Golf weiter verknappen wird, obwohl die Stickstoffeinträge dadurch geringer wären als bei der Biotreibstoff-Gewinnung aus Maisstärke.

Sauerstoffarmut hat in den letzten Jahrzehnten in weiten Teilen des Golfes von Mexiko eine große Todeszone entstehen lassen, in der es für höhere Organismen wie Fische, Krebse und Garnelen kein Überleben mehr gibt. Ihr größtes Ausmaß erreicht diese Zone im Frühling und Sommer, wenn der Mississippi und sein zweiter Mündungsarm Atchafalaya viel mit Nährstoffen angereichertes Wasser in den Golf einbringen. Diese Nährstoffe, bei denen vor allem Stickstoff und Phosphor von Bedeutung sind, stammen hauptsächlich von Düngemitteln aus dem mittleren Westen der USA, die durch Regen freigewaschen werden und ins Grundwasser gelangen. Über die Flüsse gelangen sie in den Golf und lassen hier die Algen wuchern, deren Zersetzung viel Sauerstoff für das Atmen der Bakterien benötigt.

Zwar hatten mehrere US-Staaten bereits Programme zur Reduktion der Nährstoff-Abgabe in den Golf gestartet und eine Drittelung der Todeszone von derzeit 15.000 auf 5.000 Quadratkilometern schien möglich. Den Todesstoß für diese Pläne bedeutete jedoch die Entscheidung des US-Senats im Jahr 2007, bis 2022 jährlich 136 Mrd. Liter Ethanol herzustellen. Denn Biotreibstoffe werden unter intensivem Düngeaufwand erzeugt, besonders wenn man als Grundlage Maisstärke verwendet. Laut US-Plänen sollen 40 Prozent der angepeilten Biotreibstoff-Gewinnung auf Maisbasis erfolgen, was eine Verdreifachung der Produktion bedeutet. Der Rest der Biotreibstoffe sollte aus Zellulose oder aus anderen Grundlagen stammen, die weniger Energie und Düngemittel benötigen.

Die aktuelle Studie zeigt, dass die an den Flussmündungen gemessenen Stickstoffe, die für das Algenwachstum verantwortlich sind, auch bei der ausschließlichen Verwendung von Zellulose steigen werden. Zwar wäre im Vergleich zum derzeit angepeilte Mix ein Rückgang um 20 Prozent erreichbar, was jedoch das Wachstum der Todeszonen im Golf von Mexiko nicht aufhalten könne. Dazu tragen auch andere Faktoren bei, die eine Vergrößerung der sauerstoffarmen Zone begünstigen, berichtet Andreas Oschlies vom Leibnitz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) http://www.ifm-geomar.de gegenüber ZARO. “Auch der Kohlenstoff spielt eine Rolle. Steigt der CO2-Gehalt in der Atmosphäre, so nehmen die Algen an der Meeresoberfläche mehr davon auf. Ähnlich wie Menschen, die zuviel Junk Food essen, werden Algen mit dem Kohlenstoff fetter, wodurch die Bakterien beim Abbau mehr Sauerstoff verbrauchen. Die Todeszonen wachsen daher mit dem steigenden CO2 der Atmosphäre, selbst wenn der Düngemitteleinsatz gleich bleibt.”

Als besonderes Problem von Biotreibstoff-Pflanzen sieht Oschlies, dass ihre Produktion besonders häufig von fehlender Düngeeffizienz und auch von Überdüngung betroffen ist. “Da für die Landwirte die Gewinnspanne größer ist, werden Biotreibstoffe heute in massiven Monokulturen angebaut, die wiederum mehr Düngemittel erfordern. Während sich der Markt in der Nahrungsmittelproduktion längst in Richtung sparsamer Düngung weiterentwickelt hat, ist dies bei Biotreibstoffen nicht der Fall”, so der Experte für biogeochemische Modellierung. (Ende)

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