Grundlagenforschung Wissenschaftler entschlüsseln wichtigen Alzheimer-Mechanismus

Im Gehirn von Alzheimer-Kranken bilden sich gefährliche Proteinklumpen, die Nervenzellen in den Tod treiben. Jahrelang haben Forscher nach dem fehlenden Glied in der Kette gesucht, die zur Entstehung der Klumpen führt. Jetzt sind sie endlich fündig geworden.
Von Cinthia Briseño
Nervenzellen im Hippocampus: Mitunter kommt es zur Reizüberflutung.

Nervenzellen im Hippocampus: Mitunter kommt es zur Reizüberflutung.

Foto: HO/ REUTERS

Alzheimer

Sie sterben erst nach und nach, schließlich in großen Mengen - und mit ihnen die Erinnerungen. , das Massensterben von Nervenzellen, ist eine langsame Krankheit. Unbemerkt schleicht sie sich an. Wer von ihr heimgesucht wird, merkt es zunächst nicht. Hier einen Termin vergessen, dort den Schlüssel verlegt. Das Problem haben nicht nur Alzheimer-Patienten; Vergesslichkeit kann auch eine ganz normale Alterserscheinung sein. "Mild Cognitive Impairment" (MCI) - leichte kognitive Beeinträchtigung - ist eines der Schlagwörter der Alzheimer-Forschung.

Um MCI festzustellen, gibt es zahlreiche Tests. Betroffene haben zwar ein erhöhtes Risiko, eine Demenzerkrankung zu entwickeln (siehe Kasten links). Aber sowohl im Gehirn eines alternden Menschen als auch in dem eines Alzheimer-Patienten passiert etwas, das die Leistungsfähigkeit beeinträchtigt: Das Hirnvolumen nimmt mit der Zeit ab. Bis man Alzheimer mit Hilfe von Tests sicher diagnostizieren kann, ist es daher meistens schon zu spät.

Hirnforscher hoffen, einen Biomarker im Blut oder in der Rückenmarksflüssigkeit zu finden, der den Übeltäter Alzheimer rechtzeitig entlarven würde - bevor die Krankheit unwiderruflichen Schaden anrichtet. Denn nur so hätte man die Möglichkeit, das neuronale Massensterben rechtzeitig zu bremsen.

Um den Feind ausfindig zu machen, muss man ihn aber genauestens kennen, weshalb die Grundlagenforschung noch voll im Gange ist. Jeder einzelne Prozess, der die hochkomplexe Alzheimer-Kaskade - jene Bildung von Plaques und sogenannten Tangles (siehe Kasten links) - vorantreibt, will verstanden werden. Denn noch ist nicht vollständig geklärt, wie es zu den gefährlichen Verklumpungen im Gehirn kommt.

Wie wirken Beta-Amyloid und Tau zusammen?

Neurobiologen vom Brain and Mind Research Institute der University of Sydney ist jetzt jedoch ein Durchbruch in der Grundlagenforschung gelungen. Sie haben nach eigenen Angaben eine Verknüpfung gefunden, nach der man sehr lange gesucht hatte: das Zusammenspiel zwischen den Proteinen Tau und Beta-Amyloid, den Protagonisten der Alzheimer-Entstehung.

Wie Lars Ittner und seine Kollegen im Fachmagazin "Cell"  schreiben, haben sie eine überraschende Funktion von Tau entdeckt, die man bisher nicht kannte. Klar war, dass eine der Hauptaufgaben von Tau darin besteht, die Transportbahnen der Nervenzellfortsätze zu stabilisieren. Im Alzheimer-Gehirn passiert jedoch etwas Ungewöhnliches: Dort verklumpen Tau-Moleküle zu sogenannten Tangles und lösen sich von den Transportbahnen, wodurch der für die Nervenzelle lebenswichtige Transport von Stoffen irgendwann zusammenbricht.

Bisher glaubte man, dass Tau nur dort wirkt, wo es auch vonnöten ist, nämlich entlang der Transportbahnen vom Zentrum der Nervenzelle in die Nervenzellfortsätze, die Nervenimpulse an die Nachbarzelle weitergeben. Doch wie Ittner und seine Kollegen herausgefunden haben, hat Tau auch eine bisher unbekannte Funktion in den Dendriten. Das sind die vielen kleineren Nervenzellfortsätze, die Informationen von benachbarten Zellen aufnehmen. Dort lockt Tau offenbar ein Enzym namens Fyn hin - und es sollte sich als das fehlende Bindeglied zwischen Tau und Beta-Amyloid herausstellen.

Fyn verändert einen wichtigen Rezeptor für Botenstoffe im Gehirn und verstärkt dessen Funktion. Läuft dieser Prozess im Übermaß ab, kommt es zu einer Reizüberflutung der Nervenzelle. Das verstärkt die gefährliche Wirkung der Plaques aus Beta-Amyloid und treibt die Nervenzelle letztlich in den Tod. "Fyn macht den Rezeptor für die toxische Wirkung des Beta-Amyloids sensibel", sagt Ittner im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE.

Tödliche Kaskade

Im gesunden Gehirn ist Tau nur zu einem geringen Maß in den Dendriten vorhanden - und die kettenartige Reaktion von Fyn läuft auf Sparflamme, ohne dass es zu einer nennenswerten Reizüberflutung kommt. Anders sieht es jedoch in den Gehirnen von Alzheimer-Patienten aus: Dort hatte man bereits vor einigen Jahren festgestellt, dass eine drastische Umverteilung von Tau stattfindet: Es verteilt sich irgendwann überall in der Zelle, also auch vermehrt in den Dendriten. Das Ergebnis: Tau lockt viel mehr Fyn in die Fortsätze und entfaltet so eine für die Nervenzelle tödliche Wirkung.

"Diese neue Erkenntnis ist ein Meilenstein in der Grundlagenforschung von Alzheimer", sagt Christian Haass vom Adolf-Butenandt-Institut der Universität München. "Die Beta-Amyloid-Plaques allein verursachen die Krankheit nicht. Auch Tau spielt dabei eine große Rolle. Bisher war die Verknüpfung von Amyloid und Tau unklar. Jetzt fügt sich das Bild endlich langsam zusammen."

Angesichts der neuen Einblicke in die komplizierten Prozesse glaubt Haass, dass jetzt die Entwicklung neuer Therapieansätze im Kampf gegen Alzheimer möglich ist. Einen davon konnten Ittner und seine Kollegen zumindest bei Mäusen schon ausprobieren: Sie programmierten die Tiere genetisch so um, dass sie in ihren Zellen zusätzlich zum normalen Tau-Protein ein verändertes Tau im Übermaß produzieren. Dieses nannten sie Delta-Tau, weil dem Molekül das Ende fehlt, das nicht mehr an die Transportbahnen, sehr wohl aber an das Enzym Fyn bindet.

Das Ergebnis: Delta-Tau landete nicht mehr in den Dendriten. So blieb die tödliche Reaktionskaskade von Fyn aus. Und die Mäuse, die zusätzlich genetisch so programmiert sind, dass sie Alzheimer entwickeln, zeigten bei Erinnerungstests tatsächlich eine Verbesserung ihrer kognitiven Fähigkeiten.

Doch obgleich alles darauf hindeute, dass Fyn das lang gesuchte fehlende Glied in der Kette sei, müsse man Vorsicht walten lassen, betont Haass in einem Begleitartikel im Fachmagazin "Cell". Bevor man alles daran setze, Substanzen zu entwickeln, die Fyn - oder die Wechselwirkung zwischen Tau und Fyn - blockierten, müsse man sich im Klaren darüber sein, welche wichtigen Funktionen Fyn sonst übernehme.

Aber vielleicht, so eine weitere Hoffnung der Neurobiologen, liefert der neu entdeckte Mechanismus endlich den lang ersehnten Biomarker für Alzheimer, so dass man die Krankheit mit größerer Sicherheit schon in einem sehr frühen Stadium diagnostizieren kann.

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