Alzheimer-bedingte Gehirnveränderungen könnten bei 40 beginnen
Wissenschaftler haben möglicherweise unser Verständnis der Gehirnmechanismen hinter der Alzheimer-Krankheit erweitert, nachdem sie einen Prozess entdeckt haben, der dem Aufbau toxischer Proteine vorausgeht, der ein Kennzeichen der Erkrankung ist.
In einer Mausstudie zeigen Wissenschaftler der University of Southern California (USC) in Los Angeles, wie eine Schädigung von Zellen, die als Perizyten bezeichnet werden, eine Krankheit der weißen Substanz auslösen kann, die mit Demenz verbunden ist.
Die Studienergebnisse legen auch nahe, dass diese Gehirnveränderungen bereits im Alter von 40 Jahren auftreten können.
Die Krankheit der weißen Substanz ist durch die Degeneration der weißen Substanz gekennzeichnet. Dies ist das Gehirngewebe, das Nervenfasern enthält, die fadenartigen Strukturen, die Signale von den Nervenzellen oder Neuronen zu anderen Bereichen des Körpers übertragen.
Bei Erkrankungen der weißen Substanz werden diese Nervenfasern beschädigt, was zu Problemen mit dem Gedächtnis, dem Denken und dem Gleichgewicht führt.
Laut dem leitenden Studienautor Berislav Zlokovic von der Keck School of Medicine am USC ist die Krankheit der weißen Substanz bei älteren Erwachsenen häufig, und die Forschung hat den Zustand mit der zerebralen Kleingefäßerkrankung in Verbindung gebracht, die „zu fast 50 Prozent der Demenzfälle beiträgt“ weltweit, einschließlich der Alzheimer-Krankheit. “
Die genauen Mechanismen, durch die Krankheiten der weißen Substanz zu Demenz führen können, sind jedoch unklar. Aber die neue Studie von Zlokovic und Kollegen bringt Licht ins Dunkel.
Die Forscher berichteten kürzlich über ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Naturmedizin.
Gesundheit von Perizyten und weißer Substanz
Die Studie konzentrierte sich auf die Rolle von Perizyten, den Zellen, die die Wände der Kapillaren auskleiden, oder den kleinsten Blutgefäßen des Körpers.
Zunächst führte das Team eine postmortale Analyse des Gehirns von Menschen mit Alzheimer-Krankheit durch und verglich sie mit dem Gehirn gesunder Erwachsener.
Die Forscher fanden heraus, dass das Gehirn von Menschen mit Alzheimer-Krankheit 50 Prozent weniger Perizyten aufweist als das gesunde Gehirn, und dass die Spiegel eines Proteins namens Fibrinogen - eines blutzirkulierenden Proteins, das die Wundheilung unterstützt - in Regionen der weißen Substanz um das Dreifache erhöht wurden.
Durch die Verwendung der MRT zur Untersuchung von Mausmodellen mit Perizytenmangel wurde festgestellt, dass diese Zellen eine Schlüsselrolle für die Gesundheit der weißen Substanz spielen.
Als die Mäuse mit Perizytenmangel 12 bis 16 Wochen alt waren - was ungefähr 40 menschlichen Jahren entspricht - war ihr Fibrinogenspiegel im Corpus Callosum, einer Gehirnregion, die eine Rolle bei der Übertragung kognitiver und sensorischer Daten spielt, etwa zehnmal höher von einer Seite des Gehirns zur anderen.
Im Alter von 36 bis 48 Wochen - das entspricht 70 Menschenjahren - zeigten Mäuse mit Perizytenmangel einen Anstieg der Blutgefäßleckage um 50 Prozent, berichtet das Team.
"Unsere Beobachtungen legen nahe, dass sich der Blutfluss im Gehirn verringert, sobald Perizyten beschädigt sind, wie ein Abfluss, der langsam verstopft", sagt Angeliki Maria Nikolakopoulou, Co-Erststudienautorin des Zilkha Neurogenetic Institute an der Keck School of Medicine.
Aufdeckung der „Anfänge der Demenz“
Für den nächsten Teil der Studie bewertete das Team die Laufgeschwindigkeit der Nagetiere anhand eines Radtests. Als sie 12 bis 16 Wochen alt waren, wurde festgestellt, dass die Mäuse mit Perizytenmangel 50 Prozent langsamer liefen als die Kontrollmäuse.
"Die Mäuse, denen Perizyten fehlen, funktionieren langsamer, weil es strukturelle Veränderungen in ihrer weißen Substanz und einen Verlust der Konnektivität zwischen Neuronen gibt", bemerkt Zlokovic.
Die Forscher bestätigten ihre Theorie mit der MRT und stellten fest, dass die perizytenarmen Mäuse im Alter von 12 bis 16 Wochen strukturelle Veränderungen der weißen Substanz zeigten.
„Perizyten werden frühzeitig kompromittiert“, erklärt der Co-Erststudienautor Axel Montagne, ebenfalls vom Zilkha Neurogenetic Institute. „Betrachten Sie es als Haare, die mit der Zeit einen Abfluss verstopfen. Sobald der Abfluss verstopft ist, bilden sich Risse in den Blutgefäßen der „Rohre“ oder des Gehirns. Ausfransen der weißen Substanz und Gehirnverbindungen sind gestört. Das sind die Anfänge der Demenz. "
Montagne fügt hinzu, dass dieser Befund darauf hinweist, dass die Krankheit der weißen Substanz beim Menschen bereits im Alter von 40 Jahren beginnen könnte.
"Viele Wissenschaftler", bemerkt Zlokovic, "haben ihre Alzheimer-Forschung auf den Aufbau toxischer Amyloid- und Tau-Proteine im Gehirn konzentriert, aber diese Studie und andere aus meinem Labor zeigen, dass das Problem früher beginnt - mit undichten Blutgefäßen im Gehirn." . ”
Ein neuer Ansatz zur Prävention von Demenz?
Als die Forscher eine Verbindung verwendeten, um den Fibrinogenspiegel im Blut und im Gehirn der Nagetiere zu senken, stellten sie fest, dass das Volumen der weißen Substanz auf 90 Prozent wiederhergestellt wurde, während die Konnektivität der weißen Substanz auf 80 Prozent wiederhergestellt wurde.
"Unsere Studie liefert den Beweis, dass das Targeting von Fibrinogen und die Begrenzung dieser Proteinablagerungen im Gehirn die Krankheit der weißen Substanz umkehren oder verlangsamen können."
Berislav Zlokovic
Die Forscher glauben, dass ihre Ergebnisse auf Fibrinogen als Ziel für die Prävention dieses Demenzvorläufers hindeuten könnten, aber weitere Studien sind erforderlich, um die beste Strategie zu bestimmen.
"Wir müssen den richtigen Ansatz finden", sagt Zlokovic und fügt hinzu: "Vielleicht kann es eine Antwort sein, sich auf die Stärkung der Integrität der Blut-Hirn-Schranke zu konzentrieren, weil man beim Menschen kein Fibrinogen aus dem Blut eliminieren kann." Dieses Protein ist im Blut notwendig. Es ist einfach giftig für das Gehirn. “
