Alzheimer: Verräterische Klümpchen in der Zelle

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Unter dem Lichtmikroskop: Die neuentdeckten Alzheimer-Plaques innerhalb der Nervenzellen (Pfeilspitzen) sind schwerer abbaubar als Ablagerung auf den Zellen (Pfeile). Quelle: Sathish Kumar/Neurologie Universität Bonn

02.04.2013  - 

Bisher galten Alzheimer-Plaques als Bedrohung, die von außen kommt: Durch Anlagerung an Nervenzellen im Gehirn besiegeln sie deren Schicksal und treiben sie in den Tod. Biomediziner vom Bonner Universitätsklinikum haben mit Göttinger Kollegen nun in Mäusegehirnen gefährliche Ablagerungen auch direkt in den Nervenzellen beobachtet. Diese Variante verklumpt stärker und ist auch schwerer abbaubar. Möglicherweise dienen die im Inneren befallenen Zellen als ein Keim, von dem aus sich weitere schädliche Plaques im Gehirn bilden. Die Forscher berichten im Fachjournal Acta Neuropathologica (2013, Online-Vorabveröffentlichung).

Bei Alzheimer kommt es im Gehirn zu einem Massensterben von Nervenzellen. Mit verantwortlich für den Untergang der Nervenzellen werden Ablagerungen aus fehlerhaft gefalteten Beta-Amyloid-Eiweißstücken gemacht. Sie beeinträchtigen die Funktion der Neuronen lange bevor sich erste klinische Symptome bemerkbar machen. „In vorangegangenen Untersuchungen haben wir festgestellt, dass Beta-Amyloid-Peptide mit Phosphatgruppe im Gehirn besonders schädlich sind“, berichtet Jochen Walter von der Klinik für Neurologie des Universitätsklinikums Bonn. „Sie verklumpen stärker und sind viel schwerer abbaubar als Peptide ohne Phosphatgruppe.“

Ablagerungen in der Zelle beobachtet
Die Wissenschaftler untersuchten nun mit ihren Kollegen von der Universität Göttingen an Alzheimer erkrankten Mäusen, wie sich diese schwer abbaubaren Phosphat-Peptide altersabhängig in den Gehirnen ablagern. Von Plaques war bislang bekannt, dass sie sich von außen an die Nervenzellen heften und sie allmählich schädigen. „Ein überraschender Befund unserer Studie ist, dass sich die besonders schädlichen Beta-Amyloid-Peptide mit Phosphatgruppe bei jungen, zwei Monate alten Tieren nicht außen, sondern direkt in den Nervenzellen ablagerten“, berichtet Sathish Kumar, der maßgeblich an dem Projekt beteiligt war. Im weiteren Verlauf der Erkrankung gewinnen dagegen die äußerlich abgelagerten Plaques die Oberhand: Bei etwa sechs Monate alten Mäusen hielten sich die Ablagerungen inner- und außerhalb der Nervenzellen in etwa die Waage. Waren die Tiere älter als zwölf Monate und die Krankheit noch weiter fortgeschritten, befanden sich die Amyloid-Peptide vor allem außerhalb der Gehirnzellen.

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Antikörper im Einsatz

Um die besonders schädlichen Peptide mit Phosphatgruppe von den weniger schädlichen ohne Phosphat unterscheiden zu können, haben die Wissenschaftler spezifische Antikörper entwickelt, die entweder zur phosphathaltigen oder zur phosphatfreien Variante der Beta-Amyloid-Peptide jeweils genau passten wie ein Schlüssel ins Schloss. Zusammen mit speziellen Färbetechniken konnten die Forscher mit den so gewonnenen Antikörpern als diagnostischem Werkzeug nachweisen, wo sich phosphathaltige oder phosphatfreie Ablagerungen in den Gehirnen der verschieden alten Mäuse befanden.

Alzheimer setzt vor den Plaques ein

„Die frühen Ablagerungen direkt in den Nervenzellen zeigen, dass die Alzheimer-Erkrankung bereits beginnt, wenn von außen noch gar keine Plaques erkennbar sind“, sagt Walter. Diese Erkenntnis ist sehr wichtig, weil bei den Patienten die Diagnose und Behandlung möglichst frühzeitig einsetzen sollte, um die Verschlimmerung der Symptome wie Gedächtniseinbußen und Verhaltensauffälligkeiten möglichst lange hinauszuzögern. Darüber hinaus stehen die Nervenzellen, die die Ablagerungen mit Phosphatgruppe in sich tragen, in Verdacht, das Fortschreiten der Erkrankung zu intensivieren: Diese Gehirnzellen altern offenbar besonders rasch und scheinen als eine Art Keim zu dienen, aus dem sich später die Plaques außerhalb der Gehirnzellen bilden. „Mit unseren Methoden könnten Biomarker identifiziert werden, mit deren Hilfe der Beginn der Ablagerungen in den Nervenzellen als frühestes Stadium der Erkrankung besser erkennbar wird“, sagt Kumar. Zunächst muss allerdings der Nachweis erbracht werden, dass sich die Ergebnisse aus dem Tiermodell auf den Menschen übertragen lassen.

  

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