Alzheimer: Könnte die gezielte Behandlung dieses Mechanismus den Gedächtnisverlust umkehren?
Ein neuartiger genetischer Ansatz, der unterbrochene Verbindungen zwischen Gehirnzellen repariert, könnte zu Behandlungen führen, die die Gedächtniskapazität bei Alzheimer wiederherstellen.
Der neue Ansatz kehrt Änderungen der Genexpression um, die in späteren Stadien der Krankheit auftreten können.
Wissenschaftler der State University of New York in Buffalo zeigten, wie die Methode den Alzheimer-Gedächtnisverlust bei Mäusen umkehren konnte.
Ein Großteil der genetischen Forschung zu den Ursachen der Alzheimer-Krankheit konzentriert sich auf Veränderungen in der DNA von Genen.
Die neue Studie konzentriert sich jedoch auf die Epigenetik, die Mechanismen betrifft, die Gene ein- und ausschalten können, ohne ihren DNA-Code zu stören.
Ein Artikel über die Arbeit erscheint jetzt in der Zeitschrift Gehirn.
"In diesem Artikel", sagt der leitende Studienautor Zhen Yan, Ph.D., Professor an der Abteilung für Physiologie und Biophysik, "haben wir nicht nur die epigenetischen Faktoren identifiziert, die zum Gedächtnisverlust beitragen, sondern auch Wege gefunden." sie vorübergehend in einem Tiermodell der [Alzheimer-Krankheit] umzukehren. “
Alzheimer-Krankheit und Verlust von Synapsen
Die Alzheimer-Krankheit ist die häufigste Ursache für Demenz. Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) leiden zwischen 60 und 70 Prozent der 50 Millionen Menschen weltweit, die an Demenz leiden, an Alzheimer.
Bei den meisten Menschen, die an Alzheimer erkranken, treten Symptome im Alter zwischen 60 und 70 Jahren auf. Sie werden Schwierigkeiten haben, sich an einfache tägliche Aufgaben zu erinnern, zu denken und sie auszuführen. Schließlich werden sie nicht in der Lage sein, unabhängig zu leben.
Obwohl Experten die Ursachen der Alzheimer-Krankheit nicht vollständig verstehen, schlagen sie vor, dass sie sich aufgrund einer Kombination aus Genen, Umwelt und Lebensstil entwickelt.
Eines der charakteristischen Merkmale der Alzheimer-Krankheit ist eine Art von Hirnschädigung, die zum Verlust von Synapsen führt, die die Verbindungen zwischen Neuronen oder Gehirnzellen darstellen.
Signale von einer Zelle gelangen über chemische Botenstoffe, sogenannte Neurotransmitter, die eine Lücke in der Synapse überqueren, zur anderen.
Epigenetik und Glutamatrezeptoren
Damit die Kommunikation zwischen den Synapsen effektiv funktioniert, benötigen Gehirnzellen eine Fülle spezialisierter Proteine, die als Rezeptoren bezeichnet werden. Einer davon, der Glutamatrezeptor, ist entscheidend für das Kurzzeitgedächtnis und das Lernen, sagt Yan.
Es scheint, dass der bedeutendste Rückgang der Gedächtnis- und Denkfähigkeiten in den späteren Stadien der Alzheimer-Krankheit auftritt, und ein Hauptgrund dafür scheint der Verlust von Glutamatrezeptoren zu sein.
"Wir haben festgestellt, dass bei der Alzheimer-Krankheit", erklärt Yan, "viele Untereinheiten von Glutamatrezeptoren in der Frontalrinde herunterreguliert sind und die Erregungssignale stören, was das Arbeitsgedächtnis beeinträchtigt."
Sie fügt hinzu, dass die epigenetischen Veränderungen, die bei Alzheimer auftreten, tendenziell in späteren Stadien der Krankheit auftreten. Dies ist der Fall, wenn Menschen Schwierigkeiten haben, neue Informationen zu behalten und „den dramatischsten kognitiven Rückgang“ zu erleben.
Verschiedene epigenetische Mechanismen können Gene ein- und ausschalten oder ihre Expression hoch- oder runterregulieren.
Beispielsweise können einige Mechanismen die DNA eines Gens mit chemischen Markierungen versehen oder die Struktur seiner Verpackung verändern, um Teile seiner DNA für Zellprozesse mehr oder weniger zugänglich zu machen.
Wenn das Gen für ein Protein kodiert, führt eine Hochregulierung oder Herunterregulierung dazu, dass Zellen mehr oder weniger aus dem Protein machen.
Die Forscher entdeckten, dass die Art des epigenetischen Mechanismus, der eine Verringerung der Glutamatrezeptoren verursachte, die Verpackung verändert und unter dem Namen "repressive Histonmodifikation" bekannt ist.
Sie fanden Hinweise auf eine erhöhte repressive Histonmodifikation im Mausmodell von Alzheimer und in postmortalen Geweben von Menschen mit dieser Krankheit.
Der epigenetische Mechanismus reguliert das Gen herunter und reduziert die Produktion von Glutamatrezeptoren. Dies „führt zum Verlust der synaptischen Funktion und zu Gedächtnisdefiziten“, sagt Yan.
Neue Wege für die Behandlung von Hirnkrankheiten
Da es Enzyme gibt, die die repressive Histonmodifikation kontrollieren, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Medikamente, die auf sie abzielen, vielversprechende Kandidaten für die Behandlung von Alzheimer sein könnten.
Bei der weiteren Arbeit mit den Mausmodellen bestätigte das Team, dass dies wahrscheinlich der Fall ist.
Das Injizieren von Verbindungen, die die Enzyme blockieren, führte zu Verbesserungen des Arbeits-, Raum- und Erkennungsgedächtnisses, die etwa 1 Woche anhielten.
Die Verbesserungen fielen auch mit einer „Wiederherstellung der Expression und Funktion des Glutamatrezeptors im frontalen Kortex zusammen“, bemerkt Yan.
Alzheimer und andere solche Gehirnerkrankungen sind selten nur mit einem Gen verbunden. Sie sind normalerweise polygenetisch, dh sie betreffen viele Gene, von denen jedes nur eine geringe Wirkung hat.
Yan sagt, dass epigenetische Prozesse, die häufig mehrere Gene beeinflussen, fruchtbarere Behandlungsziele für polygenetische Zustände bieten könnten.
"Ein epigenetischer Ansatz kann ein Netzwerk von Genen korrigieren, die gemeinsam den normalen Zustand der Zellen wiederherstellen und die komplexe Gehirnfunktion wiederherstellen."
Zhen Yan, Ph.D.
