Der Fachbereich Physiologie unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr Gerald Obermair wurde 2019 gegründet. Der Forschungsschwerpunkt liegt in der Untersuchung die Rolle von Nervenzellen in Gesundheit und Krankheit. Speziell erforschen wir, wie Nervenzellen des Gehirns Verbindungen (Synapsen) miteinander bilden und warum diese für Lernen und Gedächtnisbildung von entscheidender Bedeutung ist. In unseren Forschungen untersuchen wir vor allem die Rolle von sogenannten Kalziumkanälen, zelluläre Eiweiße die den wichtigen Botenstoff (Second Messenger) Kalzium regulieren. Mit den Erkenntnissen bekommen wir auch Einblicke in Mechanismen, die neurologischen Erkrankungen wie Autismus, Schizophrenie und Parkinson zugrunde liegen können. Der Fachbereich Physiologie stärkt somit den Forschungsschwerpunkt „Neuroscience and Mental Health“ an der Karl Landsteiner Universität.
Kalziumkanäle regeln eine Vielzahl wichtiger Funktionen, wie zum Beispiel die synaptische Übertragung, Lernen und Gedächtnis, die Muskelkontraktion und die Hormon-Freisetzung (siehe Abbildung). Fehlfunktionen dieser Ionenkanäle resultieren in verschiedenen neuronalen und endokrinen Erkrankungen wie Autismus, Angstzustände, Schizophrenie, Parkinson, Diabetes, Erkrankungen der Augen und verschiedene Formen von Muskelschwäche. In unseren Forschungen im Fachbereich Physiologie untersuchen wir vor allem die Rolle von Kalziumkanälen in Nervenzellen des Gehirns. Kalziumkanäle regulieren den Eintritt von Kalzium in Nervenzellen als Antwort auf eine elektrische Aktivierung; aus diesem Grund werden die Kanäle auch als Spannungs-aktivierte Kalziumkanäle bezeichnet. Die Kanäle bestehen aus einer α1 Einheit, diese bildet die Pore durch das Kalzium in die Zelle fließen kann (siehe Abbildung), sowie die regulatorischen β und α2δ Einheiten.
α2δ Proteine regulieren einerseits die Funktionen der Kalziumkanäle, andererseits sind sie an der Ausbildung der Synapsen beteiligt. Darüber hinaus sind α2δ Proteine die Zielproteine der weitverbreiteten Medikamente Gabapentin (Neurontin) und Pregabalin (Lyrica), welche zur Behandlung von Epilepsie und, vor allem, von chronischen Schmerzen verschrieben werden. Wir haben in unserem Labor Methoden entwickelt, mit denen wir die Funktionen von α2δ in der Synapsenbildung in einzelnen Nervenzellen erforschen können. Dies hilft uns die Rolle dieser Proteine bei normalen und durch Krankheiten (z.B. Autismus, Schizophrenie) veränderte Gehirnfunktionen zu verstehen.
Dazu verwenden wir vorwiegend folgende Herangehensweisen:
- Die Züchtung von unterschiedlichen Nervenzellen und Nervenzellnetzwerken im Labor.
- Hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie (siehe Bildergalerie).
- Die Messung von elektrischen Strömen durch Kalziumkanäle und bei synaptischen Übertragungen in Nervenzellen mittels Elektrophysiologie.