Alzheimer: Der Schutz des „Kraftwerks“ der Zellen kann zu einer neuen Behandlung führen
Eine Verletzung der Mitochondrien - winzige Kraftwerke in Zellen, die sie mit Energie versorgen - löst Ereignisse aus, die früh in der Alzheimer-Krankheit auftreten und möglicherweise ein vielversprechendes Ziel für die Behandlung darstellen.
So schließt eine neue Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Alzheimer & Demenz das zeigt, wie oligomeres Amyloid Beta - ein hochtoxisches Protein - Mitochondrien stört.
Die Studie zeigt auch, wie eine Vorbehandlung menschliche Gehirnzellen vor solchen Schäden schützen kann.
"Mitochondrien", sagt der Hauptautor Dr. Diego Mastroeni, Assistenzprofessor an der Arizona State University in Tempe, "sind die Hauptenergiequelle in Gehirnzellen, und es wurde gezeigt, dass Defizite im Energiestoffwechsel eines der frühesten Ereignisse bei der Alzheimer-Krankheit sind." Pathobiologie. "
Alzheimer ist eine verheerende Krankheit, die das Gehirngewebe zerstört und den Menschen die Fähigkeit nimmt, unabhängig zu denken, sich zu erinnern, Entscheidungen zu treffen, Kontakte zu knüpfen und zu leben.
Es ist die häufigste Form von Demenz und die sechsthäufigste Todesursache in den USA, wo mehr als 5 Millionen Menschen an dieser Krankheit leiden.
Die Belastung durch Alzheimer in den USA wächst mit zunehmendem Alter der Bevölkerung. Die Kosten für Alzheimer und andere Demenzerkrankungen werden zwischen 2017 und 2050 von 259 Milliarden US-Dollar auf 1,1 Billionen US-Dollar steigen.
Im weiteren Verlauf verändert die Krankheit die Biologie und Chemie des Gehirns, wodurch Nervenzellen oder Neuronen zugrunde gehen und das Gewebe schrumpft.
Derzeit gibt es keine Heilung oder wirksame Behandlung, die das Fortschreiten der Alzheimer-Krankheit signifikant verlangsamt.
Es ist bekannt, dass Anzeichen einer frühen Gewebeveränderung im Zug sind, bevor Verhaltenssymptome von Alzheimer auftreten. Trotz einiger starker Theorien bleiben die genauen Ursachen ein Rätsel.
Amyloid Beta und Alzheimer
Eine vorherrschende Theorie über die Ursprünge von Alzheimer besagt, dass die Akkumulation von klebrigen Proteinfragmenten, die als Amyloid Beta bezeichnet werden, die Kette von Ereignissen im Gehirn auslöst, die zur Krankheit führen.
Der Hauptbeweis für diese Amyloid-Theorie ist, dass Gehirn-Autopsien von Menschen, die an Alzheimer gestorben sind, zwei unterschiedliche Arten abnormaler Proteinansammlungen aufweisen: Verwicklungen innerhalb von Zellen und Plaques zwischen Zellen.
Diese Merkmale von Alzheimer wurden hauptsächlich im Hippocampus, im Neocortex und in anderen Teilen des Gehirns gefunden, die sich unterhalb des Cortex befinden und für das Denken, Gedächtnis und Lernen wichtig sind.
Da sich die Forschung jedoch eingehender mit der Krankheit und ihren möglichen Ursachen befasst hat, sind laut den Autoren der neuen Studie Probleme mit der Amyloid-Theorie aufgetreten.
Ein Problem betrifft Inkonsistenzen in den Beweisen. Zum Beispiel haben einige Studien berichtet, dass trotz des starken Vorhandenseins von Amyloid-Plaques in ihrem Gehirn einige ältere Patienten keine messbaren Defizite im Denken und Gedächtnis zeigten, während andere Patienten mit schweren Alzheimer-ähnlichen Symptomen nur einen sehr geringen Aufbau von abnormalem Amyloid-Protein zeigten .
Ein weiterer Grund, die Amyloid-Theorie in Frage zu stellen, besteht darin, dass experimentelle Medikamente, die auf Amyloid zur Behandlung von Alzheimer abzielen, in klinischen Studien enttäuschende Ergebnisse gezeigt und den Rückgang nicht aufgehalten haben.
Diese Fragen und Probleme haben die Forscher zu der Argumentation geführt, dass Plaques und Verwicklungen wahrscheinlich in späteren Stadien der Alzheimer-Krankheit auftreten und dass andere Auslöser beteiligt sind.
Eine Rolle für Mitochondrien?
Mitochondrien sind winzige Kompartimente in Zellen, in denen sich Sauerstoff und Nährstoffe in Adenosintriphosphat (ATP) umwandeln, das die Hauptbrennstoffquelle für die Zellaktivität darstellt.
"Jahrzehntelange Forschung" hat gezeigt, dass sich diese zellulären Kraftwerke zwischen Alzheimer-Gehirnen und gesunden Gehirnen unterscheiden.
Dies hat zu der Ansicht geführt, dass Mitochondrien eine wichtige Rolle bei Alzheimer spielen, nicht nur als Mitwirkende, sondern auch als Treiber von Krankheiten.
Die aktuelle Debatte reicht von der Annahme, dass Amyloid-Beta eine mitochondriale Dysfunktion verursacht, bis zu der Annahme, dass eine „Kaskade“ mitochondrialer Veränderungen die Entwicklung von Amyloid-Beta „hierarchisch ersetzt“.
Ein weiteres Argument in der Debatte schlägt vor, dass bei der Alzheimer-Krankheit eine „hochtoxische“ Form von Amyloid Beta - bekannt als oligomeres Amyloid Beta - den mitochondrialen Rückgang beschleunigt, der natürlich mit dem Alter auftritt.
Die neue Studie, die den Einfluss von oligomerem Amyloid Beta auf Mitochondrien in Gehirnzellen untersucht, liefert neue Erkenntnisse in diese Richtung.
Hinweise auf eine Störung der Mitochondrien
Für ihre Studie extrahierten Dr. Mastroeni und Kollegen pyramidale Neuronen aus dem Hippocampus im Gehirn von Patienten, die an Alzheimer gestorben waren.
Pyramidale Neuronen wurden als „Beweger und Schüttler“ des Gehirns beschrieben und sind wichtig für die kognitive Verarbeitung. Es ist bekannt, dass hirnverzehrende Krankheiten wie Alzheimer diese Zellen überproportional abtöten.
Bei der Untersuchung der pyramidenförmigen Neuronen des Hippocampus fanden die Forscher Hinweise - in Form einer verminderten Expression vieler mitochondrialer Gene - darauf, dass ihre Mitochondrien durch oligomeres Amyloid Beta zerstört worden waren.
Sie fanden heraus, dass die gleiche verringerte Expression von mitochondrialen Genen auftrat, wenn sie Zellen aus einer menschlichen Neuroblastomzelllinie dem toxischen Protein aussetzten.
Andere Zelltypen - wie Astrozyten- und Mikroglia-Zellen -, die aus dem Hippocampus des gleichen von der Alzheimer-Krankheit betroffenen Gehirns extrahiert wurden, zeigten keine Hinweise auf eine Beeinträchtigung der Mitochondrien. Astrozyten- und Mikroglia-Zellen bieten Unterstützung wie die Aufrechterhaltung des chemischen Gleichgewichts und die Versorgung mit Nährstoffen.
Eine Vorbehandlung kann Neuronen schützen
In einer weiteren Reihe von Experimenten haben die Forscher menschliche Neuronen im Labor mit einer Verbindung vorbehandelt, die strukturell ähnlich zu CoQ10 ist, von dem bekannt ist, dass es ATP steigert und oxidativen Stress begrenzt, ein weiterer Prozess, der Mitochondrien abbauen kann.
Wenn sie die vorbehandelten Neuronen oligomerem Amyloid Beta aussetzten, zeigten sie verringerte Anzeichen einer mitochondrialen Verschlechterung. Sie schlagen vor, dass dieses Ergebnis den Weg für neue Therapien für die Alzheimer-Krankheit ebnen könnte.
"Diese Studie verstärkt die Toxizität von oligomerem Amyloid Beta auf neuronale Mitochondrien und betont die Bedeutung von Schutzverbindungen zum Schutz der Mitochondrien vor oligomerer Amyloid Beta-Toxizität."
Dr. Diego Mastroeni
