Neue Hoffnung: frühe Intervention bei Alzheimer durch bahnbrechende Entdeckung an der Penn State

BerlinForscher der Penn State haben eine potenziell neue Methode zur frühen Behandlung von Alzheimer und anderen hirnbezogenen Krankheiten entdeckt. Ihre Studie zeigt, dass bestimmte Proteine, die an der Zellreparatur und am Zellwachstum beteiligt sind, von großer Bedeutung sein könnten. Durch die Veränderung der Zuckeranteile dieser Proteine lassen sich Zellreparaturen durchführen und Probleme beheben. Diese Studie wurde am 2. Juli im Journal iScience veröffentlicht.

Scott Selleck, Professor für Biochemie und Molekularbiologie an der Penn State, leitete das Forschungsteam. Er betonte, wie wichtig es sei, die frühen zellulären Probleme bei Alzheimer anzugehen. Selleck ist der Ansicht, dass Medikamente, die diese ersten Veränderungen beeinflussen, von entscheidender Bedeutung sein könnten.

Wichtige Erkenntnisse der Studie:

• Die Proteine sind heparansulfatmodifizierte.
• Diese Proteine beeinflussen das Zellwachstum und die Interaktion mit der Umgebung.
• Heparansulfatketten sind an spezifische Proteine gebunden und beeinflussen Signalwege.
• Diese Signalwege regulieren die Autophagie, einen Prozess der Zellreparatur.

Die Forscher untersuchten menschliche Zelllinien und Maus-Gehirnzellen, die Merkmale der Alzheimer-Krankheit aufweisen. Dabei fanden sie heraus, dass bestimmte, durch Heparansulfat modifizierte Proteine Prozesse steuern, die bei neurodegenerativen Erkrankungen gestört sind. Diese Proteine befinden sich auf den Zelloberflächen und im Zwischenzellraum.

Selleck erklärte, dass Zellen in den frühen Stadien neurodegenerativer Erkrankungen Schwierigkeiten mit der Selbstreparatur haben. Ihre Studie zeigte, dass bestimmte mit Heparansulfat modifizierte Proteine diesen Reparaturprozess behindern. Wenn diese Proteine verändert wurden und nicht richtig funktionierten, nahm die Autophagie zu – ein Prozess, der Zellen bei der Selbstreparatur unterstützt – und führte zu einer besseren Zellreparatur.

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Die Reduzierung der Funktion von heparansulfat-modifizierten Proteinen in menschlichen und Maus-Zellen half, frühe Probleme im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen zu beheben. Dies führte zu einer besseren Mitochondrienfunktion und weniger Fettansammlungen in den Zellen. Anschließend testeten die Forscher diese Proteine in einem Alzheimer-Modell mit Fruchtfliegen, die ein defektes Presenilin-Protein aufwiesen. Diese Fliegen leiden normalerweise unter Zellsterben und Hirnschäden.

Wenn die Funktion der Heparansulfat-Ketten bei diesen Fliegen reduziert wurde, verhinderte dies den Tod von Nervenzellen und behebt Zellprobleme. Studien zur menschlichen Genetik zeigen, dass Menschen mit Mutationen im PSEN1-Gen tendenziell um die Mitte 40 an Alzheimer erkranken. Haben sie jedoch auch eine seltene Mutation im APOE-Protein, verzögert sich der Krankheitsbeginn. APOE interagiert mit Heparansulfat, und Veränderungen im APOE verringern diese Interaktion.

Die Studie stimmt mit den jüngsten Entdeckungen über PSEN1 und APOE in Bezug auf Alzheimer überein. Das Blockieren der Enzyme, die Heparansulfat produzieren, könnte Gehirnzellenschäden bei Betroffenen verhindern. Die Forschung legt nahe, dass eine Anpassung des Prozesses, der heparansulfatmodifizierte Proteine betrifft, ein vielversprechendes Ziel für die Entwicklung neuer Medikamente sein könnte.

Die Forscher untersuchten Veränderungen der Genaktivität, nachdem sie die Heparansulfat-Ketten in menschlichen Zellen gestört hatten. Dabei stellten sie fest, dass mehr als die Hälfte der rund 70 Alzheimer-assoziierten Gene, einschließlich APOE, beeinflusst wurde. Dies deutet auf eine wichtige Verbindung zwischen heparansulfatmodifizierten Proteinen und einer späten Manifestation von Alzheimer hin. Durch die gezielte Behandlung dieser Proteine könnten gemeinsame zelluläre Veränderungen bei verschiedenen neurodegenerativen Krankheiten adressiert werden.

Mehrere Forscher der Penn State, der University of Arizona und der University of Georgia arbeiteten an dieser Studie. Die National Institutes of Health und das Penn State Eberly College of Science finanzierten die Forschung.