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Forschungszentrum Jülich – Forschen in Jülich 2_2013

Forschen in Jülich 2|201314 E ine Herde Ziegen im Königreich Kaf- fa – im heutigen Äthiopien – soll es gewesen sein, die vor mehr als tau- send Jahren die anregende Wirkung des Kaffees entdeckte. Mitten in der Nacht, so die Legende, liefen die Tiere munter umher, nachdem sie von den roten Früchten eines bestimmten Strauchs ge- fressen hatten. Die Hirten wunderten sich, probierten die Früchte selbst und konnten nun auch die Nacht zum Tag machen. Geröstet, gemahlen und zu ei- nem wohlschmeckenden Getränk verar- Koffein hilft wach zu bleiben, wenn die Müdigkeit überhandnehmen will. Ein Tässchen Kaffee oder zwei ersetzen den nötigen Schlaf zwar nicht, können aber den Zeitpunkt hinausschieben, an dem gar nichts mehr geht. Wie das funktioniert, hat das Team des Jülicher Neurowissenschaftlers Prof. Andreas Bauer herausgefunden. Prof. Andreas Bauer, Direktor am Institut für Neurowissenschaften und Medizin, untersucht mit bildgebenden Verfahren die Wirkung von Koffein im Gehirn. beitet, eroberten die Kaffeebohnen vom 17. Jahrhundert an die Welt. Längst ist Koffein die weltweit am meisten verbrei- tete psychoaktive Substanz. Doch war- um der Trank so anregend wirkt, finden Forscher erst allmählich heraus. EINSCHLAFSIGNAL BLOCKIERT Ob herkömmlicher Filterkaffee oder itali- enischer Espresso, französischer Café au lait, oder spanischer Cortado ist reine Geschmacksache. Munter machen sie alle auf dem gleichen Weg, wie Andreas Bauer, Direktor des Instituts für Neuro- wissenschaften und Medizin, erläutert: „Das enthaltene Koffein bindet in ver- schiedenen Hirnregionen an sogenannte Adenosinrezeptoren in der Membran von Nervenzellen. Damit blockiert es diesen Rezeptor für seinen eigentlichen Partner, das Signalmolekül Adenosin.“ Adenosin sammelt sich nach längeren schlaflosen Phasen in großen Mengen an. Wenn es an den zugehörigen Rezeptor bindet, nimmt die Aktivität der Nervenzellen ab – für den Körper das Signal zum Ein- schlafen. „Ist der Rezeptor aber bereits mit Koffein besetzt, kommt das Müdig- keitssignal nicht an und man bleibt län- ger wach“, erläutert Bauer, der auch selbst gerne mal einen Kaffee genießt. Die Jülicher Wissenschaftler wollten genauer wissen, wo der Muntermacher im Gehirn seine Wirkung entfaltet. Dafür verabreichten sie 15 Freiwilligen ein ra- dioaktiv markiertes Molekül namens 18F-CPFPX. Es bindet an einen bestimm- ten Typ des Adenosinrezeptors, den A1-Rezeptor. Mittels Positronenemissi- onstomografie (PET) bestimmten die Forscher dann, wo und in welcher Kon- zentration sich das markierte Molekül im Gehirn ansammelt. Anschließend erhiel- ten die Versuchsteilnehmer unterschied- liche Mengen Koffein – leider nicht als schmackhaftes Heißgetränk, sondern per Injektion direkt in den Blutkreislauf. „Nur so lassen sich präzise definierte Koffeinkonzentrationen im Blut der Ver- suchsteilnehmer einstellen“, erklärt Bau- er. Das Koffein gelangte ins Gehirn und verdrängte dort das radioaktive Marker- molekül von den Rezeptoren – und zwar erstaunlich effektiv: „Schon die Menge Koffein, die in vier bis fünf Tassen Kaffee enthalten ist, genügt, um die Hälfte der A1-Rezeptoren zu besetzen“, berichtet Bauer. Noch mehr Kaffee zu trinken, ma- che aber keinen Sinn. „Das verstärkt die Nebenwirkungen wie Nervosität oder gar Herzrasen.“ Denn auch im Herzen finden sich Rezeptoren für Koffein. Allerdings gibt es einen Gewöhnungseffekt: Wer oft und viel Kaffee trinkt, verträgt etwas mehr Koffein – und braucht dann mehr, um wach zu bleiben. Die PET-Untersuchung zeigte den Forschern auch, in welchen Hirnregio- nen das Koffein die radioaktiven Molekü-

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