Alzheimer: Neuen Ansatz zur Beseitigung von Amyloid-Beta im Gehirn

Alzheimer-Demenz, Gesundheitsnews, Medizin und Forschung

Medizin Doc Redaktion, Beitrag vom 29. August 2022

Alzheimer-Forschung: Wissenschaftler an der Washington University School of Medicine in St. Louis haben einen neuen medikamentösen Behandlungsansatz gefunden, der möglicherweise zur Vorbeugung der Alzheimer-Demenz eingesetzt werden könnte.

Rolle des Gehirnproteins Aquaporin 4 um Giftmüll aus dem Gehirn zu entfernen

Der erste Schritt in der Entwicklung von Alzheimer-Demenz ist die Ansammlung von Amyloid-Beta im Gehirn.

Die Wissenschaft hat bislang mit großem Forschungsaufwand versucht, einen Weg zu finden, um Amyloid zu beseitigen, bevor kognitive Symptome auftreten – mit bislang weitgehend enttäuschenden Ergebnissen.

In der vorliegenden Studie, die in der Fachzeitschrift Brain veröffentlicht wurde, fanden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Weg, den Abbau von Abfallprodukten im Gehirn von Mäusen zu erhöhen, indem sie eine genetische Besonderheit, das sogenannte Readthrough, verstärkten.

Laut den Forschenden der Washington University School of Medicine in St. Louis könnte dieselbe Methode auch bei anderen neurodegenerativen Erkrankungen wirksam sein, die durch die Ansammlung giftiger Proteine gekennzeichnet sind, wie zum Beispiel bei der Parkinson-Krankheit.

Das Gehirnprotein Aquaporin 4 wird hin und wieder mit einem zusätzlichen kleinen Endstück synthetisiert. Anfangs vermutete Dr. Darshan Sapkota, der diese Studie an der Washington University leitete und jetzt Assistant Professor für Biowissenschaften an der University of Texas, Dallas, ist, dass es sich bei diesem Endstück lediglich um ein gelegentliches Versagen der Qualitätskontrolle bei der Herstellung des Proteins handelt.

Bei der Untersuchung dieser grundlegenden wissenschaftlichen Frage „Wie werden Proteine hergestellt?“ stellten die Forscher laut Joseph D. Dougherty, Professor für Genetik und Psychiatrie an der Washington University etwas Seltsames fest.

Gelegentlich durchbrach die Proteinsynthese-Maschinerie das letzte „Stoppschild“ und bildete ein zusätzliches Stück am Ende von Aquaporin 4.

Zunächst dachten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass das unmöglich von Bedeutung sein kann. Doch als sie die Gensequenz betrachteten, stellte sich heraus, dass sie über alle Arten hinweg konserviert war.

Außerdem gab es dieses auffällige Muster im Gehirn: Es befand sich nur in Strukturen, die für die Abfallbeseitigung wichtig sind. An dieser Stelle wurden die Forscher neugierig.

Es war bereits bekannt, dass die Proteinbildungsmaschinerie der Zelle gelegentlich nicht dort anhält, wo sie sollte. Wenn die Maschinerie nicht anhält – ein Phänomen, das als Readthrough bekannt ist -, entstehen erweiterte Formen von Proteinen, die manchmal anders funktionieren als die normalen Formen.

Die Forscher Sapkota und Dougherty wollten herausfinden, ob sich die lange Form von Aquaporin 4 im Gehirn anders verhält als die normale Form.

Dabei fanden sie die lange Form – aber nicht die kurze – in den sogenannten Endfüßen der Astrozyten. Astrozyten sind eine Art Stützzellen, die zur Aufrechterhaltung der Barriere zwischen dem Gehirn und dem Rest des Körpers beitragen.

Sie wickeln sich um winzige Blutgefäße im Gehirn und helfen, den Blutfluss zu regulieren. Wenn es darum geht, das Gehirn von unerwünschten Proteinen freizuhalten, indem Abfallstoffe aus dem Gehirn in den Blutkreislauf gespült werden, wo sie abtransportiert und entsorgt werden können, sind Astrozyten-Endfüße der perfekte Ort dafür.

In der Annahme, dass eine Erhöhung der Menge an langem Aquaporin 4 die Abfallbeseitigung verbessern könnte, untersuchte Sapkota 2.560 Verbindungen auf ihre Fähigkeit, das Durchlesen des Aquaporin 4-Gens zu erhöhen.

Zwei davon fand der Wissenschaftler: Apigenin, ein Flavon, das in Kamille, Petersilie, Zwiebeln und anderen essbaren Pflanzen vorkommt, und ein Veterinärantibiotikum, das in der Fleisch- und Geflügelindustrie eingesetzt wird.

Gemeinsam mit den Alzheimer-Forschern und Co-Autoren Dr. John Cirrito, Associate Professor für Neurologie, und Dr. Carla Yuede, Associate Professor für Psychiatrie, Neurologie und Neurowissenschaften, untersuchten Sapkota und Dougherty den Zusammenhang zwischen dem langen Aquaporin 4 und dem Abbau von Amyloid-Beta.

Dazu untersuchten sie Mäuse, die genetisch so verändert worden waren, dass sie hohe Amyloidwerte im Gehirn aufwiesen.

Die Wissenschaftler behandelten die Mäuse mit Apigenin, mit einem speziellen Veterinärantibiotikum, das in der Fleisch- und Geflügelindustrie eingesetzt wird, einer reaktionsträgen Flüssigkeit oder einem Placebo, das keinen Einfluss auf die Ausscheidung hat.

Die mit Apigenin oder dem Veterinärantibiotikum behandelten Mäuse bauten das Amyloid beta deutlich schneller ab als die mit einer der beiden inaktiven Substanzen behandelten.

Es liegen zahlreiche wissenschaftliche Daten vor, die besagen, dass eine Verringerung des Amyloidspiegels um nur 20 bis 25 Prozent den Aufbau von Amyloid verhindert.

Zumindest bei Mäusen, und die Effekte, die die Forscher beobachteten, lagen in dieser Größenordnung. Das bedeutet den Studienautoren zufolge, dass dies ein neuer Ansatz zur Behandlung von Alzheimer und anderen neurodegenerativen Krankheiten sein könnte, bei denen es zu einer Proteinaggregation im Gehirn kommt.

Dieser Prozess ist nicht spezifisch für Amyloid-Beta. Es könnte auch den Abbau von Alpha-Synuclein fördern, was Menschen mit der Parkinson-Krankheit zugute kommen könnte.

Die Anwendung des Veterinärantibiotikums bei Menschen ist nicht sicher. Apigenin ist als Nahrungsergänzungsmittel erhältlich, aber es ist unklar, wie viel davon ins Gehirn gelangt, und die Forscher warnen davor, große Mengen Apigenin zu konsumieren, um die Alzheimer-Krankheit zu bekämpfen.

Die Forscherinnen und Forscher arbeiten weiter daran, bessere Wirkstoffe zu finden, die die Produktion der langen Form von Aquaporin 4 beeinflussen, und testen verschiedene Derivate des Veterinärantibiotikum und weitere Verbindungen, die schnell in der Klinik eingesetzt werden können.

Ein genauer Blick auf die Alzheimer-Proteine

Das so genannte Amyloid-Beta-Protein zieht viel Aufmerksamkeit der Wissenschaft auf sich.

Beta-Amyloid, wie es auch genannt wird, ist ein normales Gehirnprotein, das in jedem Menschen vorkommt, aber aus unbekannten Gründen sammelt es sich in den Gehirnen von Alzheimer-Patienten vermehrt an und bildet Ablagerungen, die das klassische Kennzeichen dieser Erkrankung sind.

Es gibt immer mehr wissenschaftliche Belege dafür, dass die giftige Form von Amyloid beta nicht diejenige ist, die sich in den Ablagerungen befindet – vielmehr könnte eine lösliche Version des Proteins giftig sein.

Eine neue Studie nimmt die Toxizität dieser löslichen Form unter die Lupe – eine Frage, die bisher schwer zu klären war.

Die Studie, die in der Fachzeitschrift JAMA Neurology veröffentlicht wurde, wurde von Vlad Petyuk, einem Wissenschaftler des Pacific Northwest National Laboratory, mitentwickelt und ist eine der detailliertesten Untersuchungen, die jemals mit Hilfe der Massenspektrometrie durchgeführt wurde.

Gemeinsam mit Wissenschaftlern des Rush University Medical Center in Chicago analysierten Petyuk und seine Kollegen Dutzende von Proteinen in mehr als 1.000 menschlichen Gehirnen, die für die Forschung gespendet worden waren.

Die Forscher konzentrierten sich auf 148 Gehirne, in denen keine Amyloidablagerungen nachweisbar waren.

Dabei stellte sich heraus, dass Menschen mit höheren Konzentrationen von löslichem Beta-Amyloid einen schnelleren kognitiven Verfall hatten als Menschen mit niedrigen Konzentrationen, was die Annahme unterstützt, dass es toxische lösliche Formen von Beta-Amyloid gibt.

Die typischen Symptome der Alzheimer-Krankheit, wie neurofibrilläre Verknotungen und Probleme mit dem episodischen Gedächtnis, wurden jedoch nicht mit den gemessenen Proteinwerten in Verbindung gebracht.

Seit der ersten Erwähnung der senilen Plaques mit Demenz im Jahr 1906 durch Alois Alzheimer war laut den Forschern ihre genaue Rolle in der Pathologie der Krankheit nicht eindeutig geklärt.

Ursprünglich hielt man sie für einen ursächlichen Faktor, aber mit dem Scheitern zahlreicher klinischer Studien, die darauf abzielten, das Gehirn von Plaques zu befreien, wurde ihre Rolle von den Forschern neu überdacht.

An dieser Stelle wird laut Petyuk die Massenspektrometrie hilfreich. Sie kann ein vielseitiges Instrument sein, um verschiedene Formen von Beta-Amyloid zu messen, nicht nur unlösliche Ablagerungen, und so das Wissen über seine Rolle bei der Neurodegeneration zu erweitern, so der Forscher.

Alzheimer-Demenz

Demenz gibt es in sehr vielen verschiedenen Formen. Die Alzheimer-Krankheit – auch “ Morbus Alzheimer“ oder „Alzheimer-Demenz“ genannt – ist die verbreitetste Form der Demenz, gefolgt von der vaskulären Demenz, der Lewy-Body-Demenz und der frontotemporalen Demenz.

Mit dem Absterben von Nervenzellen im Gehirn werden Menschen mit Alzheimer zunehmend vergesslich, verwirrt und orientierungslos.

Mit fortschreitender Krankheit verändern sich auch die Persönlichkeit und das Verhalten. Viele Betroffene werden unruhig, aggressiv oder depressiv. Auch das Urteilsvermögen und die Fähigkeit zu sprechen nehmen ab.

Es gibt zwar verschiedene Möglichkeiten, die Krankheit und ihre Folgeerscheinungen zu behandeln.

Es ist jedoch bislang nicht möglich, das Fortschreiten der Krankheit aufzuhalten. Die Gefahr, an der Alzheimer-Krankheit zu erkranken, steigt mit dem Alter. Frauen sind häufiger betroffen als Männer.

Was verursacht Alzheimer-Krankheit?

Die Wissenschaft hat die Ursachen der Alzheimer-Krankheit noch nicht vollständig entschlüsselt. Wahrscheinlich handelt es sich um eine Kombination aus altersbedingten Veränderungen im Gehirn sowie genetischen, umweltbedingten und lebensstilbedingten Faktoren. Wie stark einer dieser Faktoren das Alzheimer-Risiko erhöht oder senkt, kann von Mensch zu Mensch unterschiedlich sein.

Bei der Alzheimer-Krankheit handelt es sich um eine fortschreitende Erkrankung des Gehirns. Kennzeichnend für sie sind Veränderungen im Gehirn – einschließlich Amyloid-Plaques und neurofibrilläre oder Tau-Wirbel -, die zum Verlust von Neuronen und deren Verbindungen führen. Diese und weitere krankhafte Veränderungen beeinträchtigen die Fähigkeit, sich zu erinnern, zu denken und schließlich auch unabhängig zu leben.

Das Alter ist nicht die Ursache für Alzheimer, es stellt jedoch den wichtigsten bekannten Risikofaktor für die Krankheit dar. Die Anzahl der an Alzheimer erkrankten Menschen verdoppelt sich etwa alle fünf Jahre jenseits des Alters von 65 Jahren. Bei etwa einem Drittel aller Menschen, die 85 Jahre und älter sind, kann die Alzheimer-Krankheit auftreten.

Die Wissenschaft hat herausgefunden, wie altersbedingte Veränderungen im Gehirn die Neuronen schädigen und andere Arten von Gehirnzellen beeinflussen können, um zu einer möglichen Schädigung durch Alzheimer beizutragen. Zu diesen altersbedingten Veränderungen gehören die Atrophie (Schrumpfung) bestimmter Teile des Gehirns, Entzündungen, Gefäßschäden, die Produktion instabiler Moleküle, sogenannter freier Radikale, und der Abbau der Energieproduktion in den Zellen.

Allerdings ist das Alter nur ein Risikofaktor für die Alzheimer-Krankheit. Es gibt viele Menschen, die über 90 Jahre alt werden, ohne jemals an Demenz zu erkranken.

Die Genetik der Alzheimer-Krankheit

Für viele Menschen besteht die Gefahr, an Alzheimer zu erkranken, vor allem, wenn ein Familienmitglied bereits erkrankt ist. Eine familiäre Vorbelastung mit der Erkrankung bedeutet nicht, dass man selbst auch daran erkranken wird. Es kann jedoch bedeuten, dass die Wahrscheinlichkeit, daran zu erkranken, höher ist.

Die Wahrscheinlichkeit, an der Alzheimer-Krankheit zu erkranken, hängt von den Genen ab, die von den biologischen Eltern vererbt werden. Genetische Risikofaktoren sind Veränderungen oder Unterschiede in den Genen, die die Wahrscheinlichkeit, eine Krankheit zu bekommen, beeinflussen können. Diese Risikofaktoren sind die Ursache dafür, dass manche Krankheiten in Familien gehäuft auftreten.

Es gibt zwei Arten von Alzheimer: Frühes Auftreten und spätes Auftreten. Beide Arten haben eine genetische Komponente.

Bei den meisten Menschen, die an Alzheimer erkranken, treten die Symptome im Alter von 65 Jahren auf. Bislang hat die Forschung noch kein spezifisches Gen gefunden, das die späte Form der Krankheit direkt verursacht.

Allerdings besteht ein genetischer Risikofaktor – der Besitz einer Form oder eines Allels des Apolipoprotein E (APOE)-Gens auf Chromosom 19 -, der das Risiko einer Person erhöht. APOE ɛ4 wird als Risikofaktor-Gen bezeichnet, weil es das Risiko einer Person erhöht, an der Krankheit zu erkranken.

Die Vererbung eines APOE ɛ4-Allels bedeutet jedoch nicht, dass eine Person definitiv an Alzheimer erkranken wird. Es gibt Menschen mit einem APOE ɛ4-Allel, die nie an der Krankheit erkranken, und andere, die Alzheimer entwickeln, haben kein APOE ɛ4-Allel.

Früh einsetzende Alzheimer-Krankheit: Die früh einsetzende Alzheimer-Krankheit tritt zwischen dem 30. und dem 60. Lebensjahr auf und macht weniger als 10 Prozent aller Menschen mit Alzheimer aus. In einigen Fällen wird die Krankheit durch eine vererbte Veränderung in einem von drei Genen verursacht. Bei manchen Betroffenen zeigt die Forschung, dass auch andere genetische Komponenten eine Rolle spielen.

Gesundheits-, Umwelt- und Lebensstilfaktoren

Forschungsergebnisse lassen vermuten, dass neben der Genetik eine Vielzahl von Faktoren bei der Entstehung und dem Verlauf der Alzheimer-Krankheit eine Rolle spielen.

Nährstoffreiche Ernährung, körperliche Aktivität, soziales Engagement, Schlaf und geistig anregende Aktivitäten werden damit in Verbindung gebracht, dass Menschen im Alter gesund bleiben. All diese Faktoren könnten auch dazu beitragen, das Risiko eines kognitiven Abbaus und der AlzheimerKrankheit zu verringern.

Außerdem können auch Faktoren aus der frühen Kindheit eine Rolle spielen. So haben beispielsweise verschiedene Studien gezeigt, dass ein höheres Bildungsniveau mit einem geringeren Demenzrisiko verbunden ist. Es gibt auch Unterschiede im Demenzrisiko zwischen verschiedenen Rassen und Geschlechtern.

Quellen

  • Environmental Molecular Sciences Laboratory
  • Washington University School of Medicine in St. Louis
  • Aqp4 stop codon readthrough facilitates amyloid-β clearance from the brain., Brain (2022). DOI: 10.1093/brain/awac199 , academic.oup.com/brain/advance … rain/awac199/6671408
  • Lei Yu et al. Association of Cortical β-Amyloid Protein in the Absence of Insoluble Deposits With Alzheimer Disease, JAMA Neurology (2019). DOI: 10.1001/jamaneurol.2019.0834

vgt"

Der Beitrag beschäftigt sich mit einem medizinischen Thema, einem Gesundheitsthema oder einem oder mehreren Krankheitsbildern. Dieser Artikel dient nicht der Selbst-Diagnose und ersetzt auch keine Diagnose durch einen Arzt oder Facharzt. Bitte lesen und beachten Sie hier auch den Hinweis zu Gesundheitsthemen!

Forschung: Alzheimer wird nicht durch Amyloid-Plaques ausgelöst

Forschung: Alzheimer wird nicht durch Amyloid-Plaques ausgelöst

Was löst Alzheimer aus? Forscher in den USA scheinen nun die Ursache für die Alzheimer-Krankheit gefunden zu haben ......

Glaukom-Erkrankung birgt erhebliches Risiko auch an Alzheimer zu erkranken

Studie: Glaukom-Erkrankung birgt erhebliches Risiko auch an Alzheimer zu erkranken

In beiden Fällen werden Nervenzellen geschädigt und sterben ab, ein Prozess, der Neurodegeneration genannt wird ......

Forschung: Atopische Dermatitis mit höherem Alzheimer- und Demenz-Risiko verbunden

Forschung: Atopische Dermatitis mit höherem Alzheimer- und Demenz-Risiko verbunden

Forschung: Atopische Dermatitis (atopisches Ekzem) ist mit einem kleinen, aber erhöhten Risiko für das Auftreten von Demenz ......

Alzheimer: Blutaustausch verringert Amyloid-Plaque-Bildung im Gehirn

Alzheimer: Blutaustausch verringert Amyloid-Plaque-Bildung im Gehirn

Neue Alzheimer-Therapie: Laut einer Studie könnte eine Therapie zur Behandlung von Alzheimer die Bildung von Amyloid-Plaques im Gehirn ......

Computer kann Alzheimer-Krankheit und Demenz diagnostizieren

Computer kann Alzheimer-Krankheit und Demenz diagnostizieren

Forscher entwickeln ein neues Instrument, das die Diagnose von Alzheimer automatisiert und schließlich online durchführbar macht....


ANTI AGING FORSCHUNG
– Umkehr der Alterserscheinungen und 8 bis 18 Jahre höhere Lebenserwartung möglich? Jetzt lesen:
– GlyNAC kann Alterserscheinungen umkehren
– Glucosamin kann Lebensdauer steigern

Einer wissenschaftlichen Studie zufolge verbessern Omega 3-Fettsäuren die Gehirnfunktion und abstraktes, komplexes und logisches Denken. Omega 3-Fettsäuren: Erhaltung der Gesundheit des Gehirns Laut der Studie von Forschern der University of Texas Health Science Center kann der Verzehr von Kaltwasserfischen wie Lachs, Makrele, Thunfisch, Sardine, Hering und…
Wer ist anfällig für Migräne? Es ist bekannt, dass der Verlauf der Migräne durch Begleiterkrankungen beeinflusst wird und dass individuelle psychologische Merkmale einen Einfluss auf die Krankheit haben können. Um die Behandlung von Migräne mit nichtmedikamentösen Maßnahmen zu verbessern, ist es wichtig, die psychologischen Faktoren, die…