Obwohl die Ursachen der Alzheimer-Krankheit ein Rätsel bleiben, liefert die genetische Forschung jetzt Hinweise darauf, wie sich die Krankheit entwickelt. Wir wissen, dass seltene genetische Mutationen die Alzheimer-Krankheit frühzeitig auslösen können, jedoch sind sowohl genetische als auch Umweltfaktoren an der häufigeren, spät einsetzenden Form der Erkrankung beteiligt. Durch das Sammeln von Informationen über die genetische Zusammensetzung von Tausenden von Menschen haben Wissenschaftler in unserer Gruppe und andere nahezu identifiziert 30-Genvarianten das sind häufiger bei der Krankheit.

Die Funktion vieler dieser "Risikogene" im Gehirn ist unbekannt, aber sie scheinen sich durch biologische Funktionen zu gruppieren, was uns einen besseren Einblick in die Mechanismen gibt, die bei Alzheimer eine Rolle spielen. Eine der biologischen Funktionen, die an Alzheimer aus diesen genetischen Befunden beteiligt sind, ist der Transport von Material in die Zelle, bekannt als Endozytose. Dies geschieht, wenn Material nicht passiv die Zellmembran passieren kann, die Zelle knospt nach innen, um die Ladung in einem kleinen flüssigkeitsgefüllten Sack einzufangen.

Unsere Forschungsgruppe untersucht, was diese endozytischen Gene im Gehirn bewirken. Mit Zellen, die in einer Schale wachsen, können wir die Proteine, die sie exprimieren, manipulieren und Änderungen in der Aufnahme von Material durch die Zelle messen. Dies hilft uns zu verstehen, was passiert, wenn diese Gene bei Alzheimer beeinträchtigt sind.

Endozytose ist eine universell wichtige Zellfunktion, alle Zellen müssen essen und trinken. Es ist auch verantwortlich für viele andere wichtige Aufgaben, einschließlich der Kommunikation, Transport und Reinigung von Abfallprodukten, wie Beta-Amyloid. Dies ist ein Protein, das im gesunden Gehirn produziert wird, das normalerweise abgebaut und eliminiert wird. Bei der Alzheimer-Krankheit wird jedoch angenommen, dass ein Ungleichgewicht der Beta-Amyloid-Produktion und dessen Entfernung aus dem Gehirn verursacht wird ein Aufbau und die Bildung von klebrigen Klumpen, bekannt als Plaques, die für Neuronen toxisch sind.

Gehirnerhaltung

Das Aufwachsen von Beta-Amyloid ist eine der Funktionen von Mikroglia, den Immunzellen des Gehirns. Sie sind die Ersthelfer, wenn ein Eindringling in das Gehirn eindringt. Sie nutzen ihre endocytic Fähigkeiten, um Abfallmaterial und ansteckende Mittel zu verschlingen und zu zerstören. Bei Alzheimer ist diese Funktion entscheidend, da sie Beta-Amyloid konsumieren und es durch ihr internes Entsorgungssystem aufbrechen.

Beta-Amyloid kann auch über die 650km von Blutgefäßen im gesamten menschlichen Gehirn entfernt werden. Die Endothelzellen, die die Gefäße auskleiden, bilden eine dichte Barriere zwischen dem Blut und dem Gehirn. Dies stoppt giftige Mittel, aber erlaubt Nährstoffe einzutreten und Abfallprodukte zu entkommen. Beta-Amyloid wird aus dem Gehirn durch eine spezielle Form der Endozytose entfernt, bei der es an einen Rezeptor auf der Oberfläche von Endothelzellen bindet, wie ein Schloss und Schlüssel. Dies löst seine Internalisierung aus und es wird durch die Zelle getragen und im Blut abgelagert, Verhinderung einer Ansammlung im Gehirn.

Wie gelangt Beta-Amyloid überhaupt dorthin?

Die genaue Funktion von Beta-Amyloid ist noch unklar, aber es ist wahrscheinlich, dass es eine Rolle in der normalen Gehirnphysiologie spielt und nur dann ein Problem wird, wenn es im Überschuss vorhanden ist. Es entsteht durch den Abbau des Amyloid-Vorläuferproteins (APP), das auf der Oberfläche von Zellen im Gehirn vorkommt.

APP kann unterteilt werden in zwei verschiedene Wege, von denen nur einer Beta-Amyloid produziert. Das für diesen Weg verantwortliche Enzym befindet sich in der Zelle, so dass APP eine Endozytose durchlaufen muss, um in Beta-Amyloid-Fragmente aufgebrochen zu werden.

Ein Teil unserer Forschung beinhaltet die Messung der Menge an Beta-Amyloid und anderen Fragmenten, die von Zellen als Ergebnis des APP-Zusammenbruchs produziert werden. Der Vergleich dieser Daten zwischen gesunden Zellen und solchen, in denen Alzheimer-Risikogene manipuliert wurden, erlaubt es uns, die Beteiligung dieser Gene an der Beta-Amyloid-Produktion zu verstehen. Auch hier scheint die Endozytose eine entscheidende Rolle bei der potenziellen Entwicklung der Alzheimer-Krankheit zu spielen.

Dies illustriert nur drei Beispiele dafür, wie die Endozytose für die Gesundheit des Gehirns wichtig ist und wie ein Fehler in einem dieser Faktoren zur Entwicklung von Alzheimer beitragen könnte. In der Tat wurden viele andere biologische Prozesse aus genetischen Studien in Verbindung gebracht, und diese schließen sich wahrscheinlich nicht gegenseitig aus. Mit der Hinzufügung von sowohl Lebensstil- als auch Umweltrisikofaktoren ist Alzheimer sehr komplex. Durch das Verständnis der verschiedenen beteiligten Mechanismen können wir jedoch mögliche Behandlungsziele identifizieren. Ähnlich wie ein Puzzle verwenden wir genetische Informationen als Eckstücke, um ein klareres Bild der Krankheit als Ganzes zu erstellen.

Über den Autor

Anna Burt, PhD Forscherin, Cardiff University

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

Bücher zum Thema:

at InnerSelf Market und Amazon