Früher Schritt bei der Entstehung von Alzheimer entdeckt

Bei der Alzheimer-Krankheit bilden sich große Verklumpungen des Proteins beta-Amyloid im Gehirn. Schon viel früher lassen sich jedoch überaktive Nervenzellen in bestimmen Bereichen des Gehirns beobachten. Nun ist es einem Team um Arthur Konnerth vom Institut für Neurowissenschaften der Technischen Universität München (TUM) erstmals gelungen, die Mechanismen dieses anfänglichen Schrittes grundlegend aufzuklären. Die Forscher fanden heraus, dass der aktivierende Botenstoff Glutamat im Gehirn nicht schnell genug abtransportiert werden kann und so zu einer krankhaften Erregung der Nervenzellen führt. Dies könnte ein Ansatzpunkt für neue Therapieformen der Alzheimer-Krankheit sein.

Bisherige therapeutische Ansätze zielen darauf ab, bei Patienten, die bereits Symptome haben, die Verklumpungen des beta-Amyloid-Proteins, die so genannten Plaques, zu entfernen. Bisher sind die Erfolge dabei jedoch gering. „Entscheidend ist, dass wir die Krankheit viel früher erkennen und behandeln“, betont Arthur Konnerth, der Seniorautor der Studie. „Unser Ansatzpunkt waren deshalb die überaktiven Nervenzellen, die schon sehr früh auftreten – lange bevor die Patientin oder der Patient Gedächtnisausfälle hat.“ Denn durch die Überaktivierung erhalten benachbarte Zellen ständig falsche Signale, so dass die Signalverarbeitung im Gehirn durcheinandergerät. Dies trägt wahrscheinlich entscheidend zu den Lern- und Gedächtnisproblemen von Alzheimer-Patienten bei.

beta-Amyloide verhindern Aufnahme von Botenstoff Glutamat

Konert und seinem Team gelang es nun, die Ursache für diese Störung im Gehirn herauszufinden. So verwenden Nervenzellen zur Kommunikation Botenstoffe, so genannte Neurotransmitter. Ein wichtiger dieser Botenstoffe ist Glutamat, das die Nervenzellen aktiviert. Um die Wirkung zu beenden, müssen die Glutamat-Moleküle wieder abtransportiert werden.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass bei den überaktiven Nervenzellen Glutamat zu lange und in hoher Konzentration im synaptischen Spalt zwischen den Nervenzellen verbleibt. Der Grund dafür waren beta-Amyloid-Moleküle, die die Membranen der Nervenzellen für den Transport von Glutamat blockierten. Diesen Effekt konnten die Forscher sowohl an den beta-Amyloid-Molekülen, in Patientenproben und in einem Modell mit Mäusen nachweisen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher jetzt in der Fachzeitschrift „Science“.

Weiterhin stellten Konert und sein Team fest, dass die Blockade nicht von den verklumpten Plaques, sondern von einer frühen, löslichen Form des beta-Amyloids verursacht wurde. „Unsere Daten liefern einen klaren Beweis für eine direkte toxische Wirkung einer bestimmten beta-Amyloid-Form, den Dimeren“, sagt Benedikt Zott, der Erstautor der Studie. „Wir waren sogar in der Lage, diesen Mechanismus zu erklären.“ Die neuen Erkenntnisse wollen die Forscher nun nutzen, um die Ursachen für die Entstehung von Alzheimer auf zellulärer Ebene besser zu verstehen. Auf dieser Grundlage könnten neue Therapiestrategien entwickelt werden, die schon früh im Krankheitsverlauf der Alzheimer-Krankheit ansetzen und so den Ausbruch der Krankheit möglicherweise verhindern können.

Quelle:

• Zott, B. et al. (2019). A vicious cycle of b amyloid-dependent neuronal hyperactivation. Science, Online-Veröffentlichung vom 9. August 2019; DOI: 10.1126/science.aay0198