Forscher weisen erstmals die Ausschüttung körpereigener Opioide im Gehirn beim Ausdauerlauf nach

Weltweit sind sich Laien, Experten und Medien einig: Ausdauerndes Joggen hebt die Stimmung. Und viele glauben, dass körpereigene Opioide, so genannte Endorphine, dafür verantwortlich sind. Der Beweis dafür konnte allerdings nie erbracht werden – bis jetzt: Forschern der Technischen Universität München und der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, die Ursache des beim Langstreckenlauf auftretenden Hochgefühls – auch Runner`s High genannt – zu belegen. Sie konnten in einer bildgebenden Studie bei Athleten nach zweistündigem Joggen erstmalig eine erhöhte Ausschüttung von Endorphinen in bestimmten Gehirnregionen nachweisen. Ihre Ergebnisse sind auch für Patienten relevant, die unter chronischen Schmerzen leiden: Die körpereigenen Opiate werden nämlich auch in Hirnbereichen ausgeschüttet, die an der Unterdrückung von Schmerzen beteiligt sind. Damit zeigen die Forscher, die auch Mitglieder des Deutschen Forschungsverbundes Neuropathischer Schmerz (DFNS) sind, der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird, dass Joggen nicht nur high macht, sondern auch Schmerzen lindern kann. Die Studie ist jetzt in der Fachzeitschrift „Cerebral Cortex“ erschienen.

Das Runner`s High
Ausdauersport steht seit langem für Stressabbau, Angstlösung, Stimmungsaufhellung und verminderte Schmerzwahrnehmung. Für das mit dem Ausdauerlauf einhergehende Hochgefühl wurde gar eine eigene Umschreibung – Runner`s High – geschaffen. Die Ursache dieser so positiven Wirkungen auf die Befindlichkeit war aber bislang ungeklärt. Die beliebteste Theorie war und ist die „Endorphin-Hypothese“, die eine vermehrte Ausschüttung körpereigener Opioide im Gehirn mutmaßte. Da ein direkter Nachweis dieser Theorie jedoch aus technischen Gründen bis heute nicht erbracht werden konnte, löste sie in der wissenschaftlichen Fachwelt stets kontroverse Diskussionen aus. Demgemäß lebte der Mythos „Runner`s High durch Endorphine“ weiter.

Erstmals belegen Forscher die Endorphin-Hypothese
Forscher der Nuklearmedizin, Neurologie und Anästhesie der Technischen Universität München sowie der Universität Bonn haben die Endorphin-Theorie jetzt genauer unter die Lupe genommen. Dabei wurden zehn Athleten jeweils vor und nach einem zweistündigen Langstreckenlauf mit dem bildgebenden Verfahren der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) untersucht. Sie setzten dazu die radioaktive Substanz [18F]Diprenorphine ([18F]FDPN) ein, die im Gehirn an Opiat-Rezeptoren bindet und dabei in Konkurrenz zu Endorphinen tritt. „Je mehr Endorphine im Gehirn des Athleten ausgeschüttet werden, desto mehr Opiat-Rezeptoren werden besetzt“, erklärt Professor Dr. Henning Boecker, der die Studie an der TU München koordiniert hat und jetzt den Bereich „Klinische Funktionelle Neurobildgebung“ der Radiologischen Universitätsklinik Bonn leitet. Und weiter: „Entsprechend geringer sind die Chancen für das [18F]FDPN, ebenfalls an den Opiat-Rezeptoren zu binden.“ Im PET-Bild lässt sich die [18F]FDPN-Bindung sichtbar machen: Durch Vergleich der Bilder vor und nach einem zweistündigen Dauerlauf ermittelten die Forscher eine signifikant verminderte Bindung von [18F]FDPN. Das spricht im Umkehrschluss für eine vermehrte Ausschüttung körpereigener Opioide beim Ausdauerlauf. „Damit haben wir nun erstmals Belege dafür finden können, wo und in welchem Ausmaß bei Ausdauerbelastung Endorphine im Gehirn freigesetzt werden“, so Boecker. „Interessanter Weise fanden wir Endorphinfreisetzungen vorwiegend in Bereichen des Frontallappens der Großhirnrinde und des so genannten limbischen Systems, beides Gehirnregionen, die eine Schlüsselrolle in der emotionalen Verarbeitung innehaben. Darüber hinaus konnten wir signifikante Veränderungen des Hoch- und Glücksgefühls nach dem Ausdauerlauf feststellen.“ Dazu Professor Dr. Thomas Tölle, der seit vielen Jahren eine Forschungsgruppe „Funktionelle Bildgebung bei Schmerz“ an der TU München leitet: „Unsere Auswertungen zeigen, dass das erlebte Hochgefühl umso intensiver war, je geringer die [18F]FDPN Bindung in der PET-Messung war. Das bedeutet, dass das Ausmaß des Hoch- und Glücksgefühls nach dem Ausdauerlauf mit der Menge der ausgeschütteten Endorphine korrelierte.“ Als Sprecher des Deutschen Forschungsverbundes Neuropathischer Schmerz (DFNS) freut er sich zusätzlich für die chronischen Schmerzpatienten: „Dass die Endorphine auch in Hirnregionen freigesetzt werden, die eine zentrale Bedeutung für die Schmerzunterdrückung besitzen, war nicht ganz unerwartet, aber auch dieser Nachweis stand aus. Jetzt bleibt zu hoffen, dass diese Bilder auch unsere Schmerzpatienten beeindrucken und im Rahmen ihrer Möglichkeiten zur Aufnahme von Ausdauertraining motivieren. “

Sich schmerzfrei Laufen?
Bekanntermaßen fördern Endorphine die körpereigene Schmerzunterdrückung, indem sie die Schmerzweiterleitung und -verarbeitung in den Nervenbahnen und im Gehirn beeinflussen. Die vermehrte Produktion von Endorphinen durch Ausdauerlauf könnte dem Körper also auch als körpereigenes Schmerzmittel dienen. Eine therapeutische Option, die nicht nur für den DFNS interessant ist. „Wir sind nun sehr gespannt auf die Ergebnisse einer Bildgebungsstudie mit der funktionellen Magnetresonanztomographie, die wir momentan in Bonn durchführen, um den Einfluss von Ausdauerlauf auf die Schmerzverarbeitung direkt zu untersuchen“, sagt Boecker. Um die genauen Auswirkungen auf Depression und Angstzustände, aber auch auf mögliche Sucht fördernde Aspekte durch Langstreckenlaufen festzustellen, sind jedoch weitere Studien nötig. An der TU München wird deswegen augenblicklich der Zusammenhang zwischen genetischer Disposition und Opiatrezeptorverteilung im Gehirn untersucht. „Eine gespenstische Vorstellung“, so Tölle, „wenn wir liefen, weil unsere Gene das so wollen“. Der erste Schritt zur Erforschung dieser Zusammenhänge ist jetzt getan.

Die Studie wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 391, TP C9 Tölle, Boecker: „Integration nociceptiver Signale im ZNS des Menschen“) sowie das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und den Deutschen Forschungsverbund Neuropathischer Schmerz (DFNS) gefördert.

Literatur:
Boecker H, Sprenger T, Spilker ME, Henriksen G, Koppenhoefer M, Wagner KJ, Valet M, Berthele A, Tolle TR. The Runner`s High: Opioidergic Mechanisms in the Human Brain. Cerebral Cortex (Advance Access published February 21, 2008)

Ansprechpartner:
Univ.-Prof. Dr. med. Dr. rer.nat.
Thomas R. Tölle
Neurologische Klinik und Poliklinik
Klinikum rechts der Isar
der Technischen Universität München
Ismaninger Str. 22
81675 München
Tel: 089 – 4140 – 4658
Fax: 089 – 4140 – 4659
toelle@lrz.tum.de

Univ.-Prof. Dr. med. Henning Boecker
FE Klinische Funktionelle Neurobildgebung
Experimentelle Radiologie
Radiologische Universitätsklinik
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Sigmund-Freud-Str. 25
53127 Bonn
Tel.: 0228 – 287 – 15970/80
Fax: 0228 – 287 – 14457
Henning.boecker@ukb.uni-bonn.de

Pressekontakt DFNS:
Vedrana Romanovic
Geschäftsstelle des DFNS (Adresse s. Prof. Tölle)
Tel.: 089 – 4140 – 4628
E-Mail: romanovic@lrz.tum.de
Tanja Schmidhofer,

Schwere Raucher weisen ähnliche neurobiologische Fehlfunktionen auf wie andere Suchtkranke – Ergebnisse einer Studie im „American Journal of Psychiatry“ veröffentlicht
Nikotin-abhängige Raucher weisen in der Funktion des Dopamin-Systems im Gehirn ähnliche Defizite auf wie andere Suchtkranke. Das haben Mainzer, Aachener und Dresdner Wissenschaftler um Dr. Christoph Fehr, Oberarzt an der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, und Prof. Dr. Mathias Schreckenberger, kommissarischer Direktor der Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin des Mainzer Universitätsklinikums, mithilfe der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) herausgefunden. Die Studie, die gerade in der online Ausgabe des renommierten „American Journal of Psychiatry“ erschienen ist, zeigt klar, dass die neurobiologischen Auswirkungen von Nikotin ähnlich denen von Alkohol, Kokain, Heroin oder Amphetamin sind – und ist damit ein konkreter Befund, der dem Rauchen die gleichen charakteristischen Merkmale zuschreibt, die auch beim Alkohol- und Drogenmissbrauch auftreten.

Die Frage, ob Rauchen eine echte Suchterkrankung oder doch eher eine schlechte Angewohnheit ist, beschäftigt die Forschung schon seit längerem. Insbesondere ging man nicht davon aus, dass Nikotin die gleichen neurobiologischen Folgen hat wie die so genannten harten Drogen. Diese Annahme haben Wissenschaftler nun in einer Studie widerlegt.

Mithilfe der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) haben sie den Dopamin-Stoffwechsel im Gehirn von insgesamt 17 starken Rauchern untersucht und mit demjenigen von insgesamt 21 Nichtrauchern verglichen. Nikotin setzt – ebenso wie Alkohol oder Drogen – in einem Teil des Mittelhirns den Botenstoff Dopamin frei. Rezeptoren auf der Oberfläche von Nervenzellen binden Dopamin und werden in die Zelle geschleust. Bei chronischem Nikotinkonsum kann sich in Folge einer dauerhaften Dopamin-Freisetzung die Dichte der Rezeptoren verändern. So zeigt die aktuelle Studie, dass in einem Teil des Gehirns – dem so genannten bilateralen Putamen – die Verfügbarkeit bestimmter Dopamin-Rezeptoren bei den Rauchern gegenüber den Nichtrauchern stark erniedrigt ist. Eine ähnlich niedrige Rezeptorverfügbarkeit in diesem Teil des Gehirns tritt auch bei Patienten auf, die Alkohol-, Kokain-, Heroin- oder Amphetamin-abhängig sind. Das Dopamin-System im bilateralen Putamen – ein Teil des Striatums – ist entscheidend daran beteiligt, neues interessant zu finden bzw. eine Belohnung bei bestimmten Auslösern zu antizipieren. Eine niedrige Verfügbarkeit von Dopamin-Rezeptoren in diesem Bereich verschlechtert die natürliche Dopamin-Wirkung. „Dieses Muster ist auch von Patienten mit anderen Suchterkrankungen bekannt“, erläutert der Erstautor der Studie, Dr. Christoph Fehr. „Dies ist ein Beleg dafür, dass Rauchen eine dem Alkohol- oder Drogenmissbrauch vergleichbare Sucht ist.“

In anderen Teilen des Gehirns stellten die Wissenschaftler keine Unterschiede in der Dopamin-Rezeptorverfügbarkeit zwischen Rauchern und Nichtrauchern fest. Die starken Raucher wurden zudem insgesamt zweimal untersucht – einmal unmittelbar nach dem Rauchen, also unter Konsumbedingungen, und einmal 24 Stunden nach der letzten Zigarette, also unter Entzugsbedingungen. „Auch hier konnten wir keine Unterschiede bzgl. der Dopamin-Rezeptorverfügbarkeit im Striatum feststellen – die niedrige Verfügbarkeit war auch unter Entzugsbedingungen noch gegeben“, beschreibt Christoph Fehr ein weiteres Ergebnis der Studie. „Wenn diese niedrige Verfügbarkeit noch länger anhält, wäre dies eine mögliche Erklärung, warum es Rauchern so schwer fällt, mit dem Rauchen aufzuhören. Denn eine anhaltende Unterfunktion des Dopamin-Systems scheint ein charakteristisches Merkmal für Abhängigkeit und Rückfallrisiko bei einer Suchterkrankung zu sein.“

Schließlich haben die Wissenschaftler innerhalb der Gruppe der untersuchten Raucher die Verfügbarkeit der Dopamin-Rezeptoren mit dem subjektiv erlebten „Rauchverlangen“ der Raucher korreliert. „Dieses Ergebnis hat uns zunächst überrascht, denn je größer das Verlangen war, desto höher war die Dopamin-Rezeptorverfügbarkeit in Teilen des bilateralen Putamens, aber desto niedriger in bestimmten Teilen des anterioren und temporalen Cortex“, erläutert Christoph Fehr. „Diese charakteristischen Verschiebungen der Dopamin-Rezeptorverfügbarkeit könnten ein wichtiges neuronales Substrat des ‚Rauchverlangens‘ darstellen. Zur genaueren Einordnung sind hierzu allerdings noch weitere Untersuchungen nötig.“

Originalarbeit

Christoph Fehr et al. “ Association of Low Striatal Dopamine D2 Receptor Availability With Nicotine Dependence Similar to That Seen With Other Drugs of Abuse“; American Journal of Psychiatry, published online March 3, 2008 (http://ajp.psychiatryonline.org/pap.dtl)

Weitere Informationen:
Dr. Renée Dillinger, Pressestelle,
Tel. 06131 / 17-7424, Fax 06131 / 17-3496,
E-Mail: presse@vorstand.klinik.uni-mainz.de
Petra Giegerich, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Deutsche Bundesstiftung Umwelt fördert Projekte von Chemikern der Friedrich-Schiller-Universität Jena

Wo einst riesige Kessel standen, Rohrleitungen zischten und Schornsteine rauchten, da werden in Zukunft vielerorts kleine, überschaubare Anlagen stehen. Denn die chemische Industrie setzt verstärkt auf die Mikroreaktorentechnik. Die Vorteile dieser Miniaturisierung von Prozessen liegen auf der Hand: Durch kontinuierliche Prozessführung lassen sich genauso Endprodukte gewinnen, wobei sich jedoch die Risiken der Anlagen verringern. Eine Havarie beispielsweise ist dann angesichts der geringen Mengen eingesetzter Chemikalien weitaus besser beherrschbar. Außerdem ergeben sich Vorteile in der Prozessführung, weil sich Temperatur- oder Druckmanagement überschaubar gestalten lassen, was bei Großanlagen weitaus aufwändiger und teuerer ist.

Wissenschaftler vom Institut für Technische Chemie und Umweltchemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena wollen jetzt im Verbund mit Partnern aus Industrie und Forschung das Umwelt-Entlastungspotenzial der Mikroreaktoren ausloten. Gefördert werden sie dabei von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), die gerade den Forschungscluster „Novel Process Windows“ gestartet hat. Insgesamt stellt die DBU dafür etwa 1,5 Millionen Euro zur Verfügung. Der neue Cluster gehört zum DBU-Förderschwerpunkt „Nachhaltige Chemie“.

„Wir wollen erforschen, wie sich Salicylsäure-Derivate per Mikroreaktortechnik herstellen lässt“, sagt Prof. Dr. Bernd Ondruschka. Der Lehrstuhlinhaber für Technische Chemie und Umweltchemie und seine Mitarbeiterin Dr. Annegret Stark kooperieren mit dem Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH und weiteren Projektpartnern. Überschrieben ist das Projekt mit „Neue Prozess-Fenster für die Prozessintensivierung der Kolbe-Schmitt-Synthese“. Die miniaturisierten Prozesse versprechen u. a. höhere Ausbeute an Endprodukten und weniger Abfälle – ergo eine Entlastung der Umwelt.

Prof. Dr. Günter Kreisel, Hochschuldozent für Technische Chemie, ist im Forschungscluster mit dem Projekt „Neue Wege in der Darstellung organischer Halbleitermaterialien durch Einsatz der Mikroverfahrenstechnik“ vertreten. Kreisels Mitarbeiterin Dr. Dana Kralisch hat sich dabei die Synthese von organischen Halbleitermaterialien zum Einsatz in der Photovoltaik vorgenommen. „Unser Ziel ist es, Polymere für Farbstoff-Solarzellen unter Einsatz der Mikroverfahrenstechnik herzustellen“, sagt Projektleiter Kreisel. Kooperiert wird dabei mit dem POLYMET e. V. und dem Unternehmen Jenpolymers Ltd., die beide in Jena sitzen. Die Erkenntnisse zur effizienten Synthese organischer Halbleitermaterialien können zu einer beschleunigten Entwicklung auf dem Gebiet der Solarzellen-Technologie führen und so einen Beitrag zur umweltfreundlichen Energiegewinnung leisten.

Im Forschungscluster „Novel Process Windows“ sind neben dem Institut für Technische Chemie und Umweltchemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena deutschlandweit weitere Forschungseinrichtungen beteiligt. Dazu gehören das Institut für Mikrotechnik Mainz, die Firma Heppe Medical Chitosan aus Halle, das Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik der Universität Braunschweig, das Leibniz-Institut für Katalyse an der Universität Rostock und das Institut für Umweltinformatik Hamburg. Alle Projektteilnehmer kooperieren ihrerseits mit Firmen und Industriepartnern.

Kontakt:
Prof. Dr. Bernd Ondruschka / apl. Prof. Dr. Günter Kreisel
Institut für Technische Chemie und Umweltchemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Lessingstraße 12, 07743 Jena
Tel.: 03641 – 948400 / 948430
E-Mail: bernd.ondruschka@uni-jena.de / guenter.kreisel@uni-jena.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-jena.de

Bioenergieforscher des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen und Wissenschaftler der Universität Bielefeld bündeln ihr Fachwissen und forschen zukünftig im Bereich der Biogasgewinnung gemeinsam. Das haben das Land Nordrhein-Westfalen, die Max-Planck-Gesellschaft, das Max-Planck-Institut und die Universität Bielefeld in einem am 11. Februar 2008 unterzeichneten Kooperationsvertrag vereinbart. Den Auftakt der langfristig angelegten Zusammenarbeit bildet die Einrichtung einer Selbstständigen Nachwuchsforschergruppe, deren Leiter sowohl in Bremen als auch in Bielefeld forschen und lehren wird. Für den Aufbau der Selbständigen Nachwuchsgruppe stellen in den kommenden fünf Jahren das Land Nordrhein-Westfalen und die Universität insgesamt 1,6 Millionen Euro zur Verfügung. Die Nachwuchsgruppe soll noch im Laufe von 2008 ihre Arbeit aufnehmen.
 
Bundesumweltminister bringt Klimapaket in Bundestag ein
Bundesumweltminister Sigmar Gabriel hat am 21. Februar 2008 den ersten Teil des umfangreichen Klimapakets in den Bundestag eingebracht. Die Gesetzentwürfe zum Ausbau der erneuerbaren Energien im Strom-, Gebäude- und Kraftstoffbereich hatte die Bundesregierung im vergangenen Dezember beschlossen. Die Tagesordnung der Bundestagssitzung (mit Links auf die betreffenden Dokumente), die Rede des Bundesumweltministers und das Protokoll der Sitzung mit weiteren Diskussionsbeiträgen stehen im Internet:

www.bundestag.de/parlament/plenargeschehen/to/145.html
www.bmu.de/reden/bundesumweltminister_sigmar_gabriel/doc/40899.php
www.bundestag.de/bic/plenarprotokolle/plenarprotokolle/16145.html

Wirtschaftsförderer des Königlich Norwegischen Generalkonsulats unterstützen Wissenstransfer durch „Studytour Biogas“

Eine Gruppe norwegischer Landwirte und Förderer regenerativer Energien sucht im Rahmen einer Studytour vom 7.-10. April den Wis-senstransfer zum Thema Biogas mit deutschen und österreichischen Fachleuten. Ein Vortragsprogramm und Besichtigungen innovativer Anlagen in Süddeutschland und Österreich vermitteln den rund 20 Teilnehmern den aktuellen Stand der Technik und eine realistische Potenzialabschätzung. Dr. Matthew Wade, Projektleiter des EU-Projektes Agrobiogas beim ttz Bremerhaven, wird den Besuchern Zwischenergebnisse aus dem EU-Projekt Agrobiogas präsentieren.
Freising, April 2008. Norwegen war lange Zeit Großexporteur von Ener-gie. Doch steigende Strompreise, die witterungsabhängig schwankende Verfügbarkeit der stark genutzten Wasserkraft und die ökologische Notwendigkeit zur verstärkten CO2- Reduktion haben auch im Land der Fjorde das Interesse an Biogas gestärkt. Die erste Anlage von BioWaz in Halden wird im Frühjahr eröffnet. Landwirte, ihre Verbände und weitere Akteure aus anbaustarken Regionen suchen über die Norwegische Wirtschaftsförderungsgesellschaft „Innovation Norway“ den Weg nach Deutschland und Österreich, um gut informiert in eine neue Phase der Energieversorgung zu starten. Mit einer „Studytour“ will die Niederlassung in Hamburg, die im Norwegische Generalkonsulat angesiedelt ist, den Blick über den Tellerrand ermöglichen. Iris Stempfle, Consultant Energy & Environment bei Innovation Norway, hat eine Studytour auf die Beine gestellt, die den gezielten Know how-Aufbau mit Besichtigungen und Fachvorträgen fördert. Das ttz Bremerhaven, der Fachverband Biogas e.V und die Bayerische Anstalt für Landwirtschaft unterstützen dieses Programm.

Besuche von Biogasanlagen im bayerischen Pliening, Niedeneuching und Baiern, sowie im österreichischen Utzenaich und Mehrnbach bilden den praktischen Teil der Studytour. Nils Ola Østby, Geschäftsführer von Halden Resirkulering, hat seine Teilnahme am Programm bestätigt. Sein Unter-nehmen ist Betreiber der ersten Biogasanlage von BioWaz in Halden. Die Energie wird aus den Reststoffen aus dem Kuhstall gewonnen. „Das Potenzial für Biogas in Norwegen ist immens. Die Studytour werde ich nutzen, um mehr über die Technologie zu erfahren“, so Østby. Auch das norwegische Landwirtschaftsministerium und der Bauernverband Bondelaget werden vertreten sein.
In Fachvorträgen werden den Teilnehmern politische Hintergründe sowie Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten in Deutschland nahegebracht. Dr. Matthew Wade vom Umweltinstitut des ttz Bremerhaven präsentiert Zwischenergebnisse des EU-Forschungsprojektes Agrobiogas.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) erweitert das Spektrum in der Begabtenförderung und fördert künftig auch ein Studium als Weiterbildung, sofern es berufsbegleitend ist. Das Programm gewährt besonders qualifizierten Absolventinnen und Absolventen einer Berufsausbildung unter 25 Jahren ein Weiterbildungsstipendium von 5100 Euro. Damit können fachbezogene sowie fachübergreifende Maßnahmen finanziert werden, beispielsweise Meister- oder Sprachkurse. Stipendiatinnen und Stipendiaten können mit diesem Geld auch ein Studium finanzieren, wenn sie einer Berufstätigkeit von mindestens 15 Wochenstunden nachgehen und der gewählte Studiengang auf die Ausbildung und Berufstätigkeit aufbaut. Förderfähig sind dabei die Kosten des Studiums nicht, jedoch der Lebensunterhalt.

www.begabtenfoerderung.de