Studie: Apolipoprotein E-Gehalt in Neuronen kann Alzheimer vorhersagen

Alzheimer-Forschung und Neurodegeneration: Laut einer in Nature Neuroscience veröffentlichten Studie kann ein Anstieg von Apolipoprotein E (APOE) in Neuronen signalisieren, dass diese Zellen nicht gut funktionieren und absterben werden.

Die Studie, die von Forschern des Gladstone Institutes geleitet wurde, brachte einen Apolipoprotein E-Anstieg auch mit bestimmten Immunreaktionswegen und Tau-Tangles, einem Kennzeichen von Alzheimer, in Verbindung. Die Entdeckung dieses Immunwegs sowohl bei Mäusen als auch bei Menschen könnte neue Wege zur Vorbeugung oder Behandlung von Alzheimer eröffnen.

Obwohl im Rahmen von Studien mit Menschen ein Zusammenhang zwischen Apolipoprotein E (APOE) und der Alzheimer-Krankheit hergestellt wurde, konnte die genaue Rolle von Apolipoprotein E bei der Neurodegeneration, jenem Prozess, bei dem Neuronen aufhören zu funktionieren und absterben, in Laborstudien noch nicht geklärt werden.

Junge, gesunde Neuronen produzieren normalerweise kein APOE, andere Gehirnzellen wie Astrozyten hingegen schon. Laborstudien haben indes gezeigt, dass bestimmte Neuronen Apolipoprotein E produzieren, wenn sie verletzt oder überlastet sind, aber auch während des Alterungsprozesses.

Rolle von Apolipoprotein E (APOE) bei der Neurodegeneration

Ein Forscherteam des Gladstone Institutes wollte herausfinden, ob und wie Apolipoprotein E (APOE) eine Rolle beim Absterben bestimmter Neuronen spielt. Die Analysen, über die in der Studie berichtet wird, stützen sich zum Teil auf Daten des vom NIA unterstützten Alzheimer’s Disease Knowledge Portal.

Um die Genprodukte jedes einzelnen Neurons zu messen, verwendete das Team eine Technik namens Single-Nucleus-RNA-Sequencing. Nach dem Vergleich der Genprodukte stellte die Wissenschaftlerin fest, dass einzelne Neuronen von Mäusen unterschiedliche APOE-Werte aufwiesen.
Anschließend wiederholte es das Experiment mit 48 Gehirnproben aus dem Religious Orders Study and Memory and Aging Project (ROSMAP) am Alzheimer-Forschungszentrum der Rush University.

Auch hier stellten die Forscher fest, dass einige Neuronen ein hohes Maß an Apolipoprotein E (APOE) produzierten. Darüber hinaus beobachtete die Forscher, dass die APOE-Konzentration in den Neuronen gesunder Erwachsener niedrig, bei Menschen mit leichter kognitiver Beeinträchtigung hoch und bei Alzheimer-Patienten niedrig war.

Die Studienautoren vermuten, dass der Apolipoprotein E-Spiegel in den Neuronen von der leichten kognitiven Beeinträchtigung bis zur Alzheimer-Krankheit mit fortschreitender Neurodegeneration im Gehirn abnimmt. Im Stadium der Alzheimer-Demenz sind diese Neuronen abgestorben, so dass Apolipoprotein E (APOE) nicht mehr nachgewiesen werden kann.

Als die Forscher Apolipoprotein E experimentell aus den Neuronen von Mäusen entfernten, starben die Neuronen nicht ab. Diese Erkenntnis liefert weitere Beweise dafür, dass der Apolipoprotein E-Spiegel in den Neuronen Verletzungen und den bevorstehenden Tod signalisieren kann.

Als Nächstes versuchten die Forscher, einen Mechanismus zu finden, der die Unterschiede im Apolipoprotein E-Gehalt der Neuronen erklärt. Dabei entdeckten sie sowohl bei Mäusen als auch bei Menschen, dass mit dem Anstieg des APOE-Spiegels in den Nervenzellen auch die Genprodukte für bestimmte Immunreaktionswege zunahmen. In den menschlichen Neuronen waren die Gene, die mit dem Immunpfad in Verbindung stehen, mit Tau-Tangles verknüpft.

Als das Team experimentell den Immunweg von Apolipoprotein E-exprimierenden Neuronen in Mäusen unterbrach, bildeten sich keine Tau-Tangles in den Neuronen. Diese Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass eine Behandlung, die den Apolipoprotein E-Spiegel senkt oder diesen Immunweg blockiert, die Bildung von Tau-Tangles und den Prozess des Zelltods verhindern könnte.

Zusammenfassend deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass Neuronen, die hohe APOE-Spiegel produzieren, einen Immunweg auslösen, der zur Aggregation von Tau-Tangles, zur Schädigung von Neuronen und zum Tod führt. Die Studienautoren stellten außerdem fest, dass Neuronen, die Apolipoprotein E (APOE) ε4 produzieren – den stärksten genetischen Risikofaktor für die späte Alzheimer–Krankheit – anscheinend am anfälligsten für Schäden und Tod sind.

Quellen: Zalocusky KA, et al. Neuronal ApoE upregulates MHC-I expression to drive selective neurodegeneration in Alzheimer’s disease. Nature Neuroscience. 2021;24(6):786-798. doi: 10.1038/s41593-021-00851-3.

vgt

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