Wissenschaftler verfolgen Parkinsons Reise vom Darm zum Gehirn bei Mäusen

Die Theorie, dass die Parkinson-Krankheit im Darm beginnen kann, hat in einer kürzlich durchgeführten Studie an Mäusen weitere Unterstützung erhalten. Wissenschaftler veranlassten die Bildung von toxischem Protein im Darm und verfolgten jeden Schritt seiner Reise zum Gehirn über den Vagusnerv.

Ein neues Mausmodell bietet wertvolle Einblicke in die Auswirkungen von Parkinson auf das Gehirn.

Forscher der Medizinischen Fakultät der Johns Hopkins University in Baltimore, MD, führten ihre Untersuchungen an einem neuen Mausmodell der Parkinson-Krankheit durch.

Das neue Modell repliziert eine Reihe von frühen und späten Anzeichen und Symptomen der Parkinson-Krankheit, darunter einige, die nicht bewegungsbedingt sind.

Das Team fand heraus, dass sie die Mäuse dazu bringen könnten, diese Merkmale zu entwickeln, indem sie „vorgeformte Fibrillen“ von Alpha-Synuclein, dem Protein, das im Gehirn von Menschen mit Parkinson-Krankheit toxische Klumpen bildet, in ihren Darm injizieren.

Ein Papier, das im Tagebuch erscheint Neuron beschreibt das Mausmodell und die Studienergebnisse.

„Da dieses Modell im Darm beginnt“, sagt Ted M. Dawson, Co-Senior-Studienautor, Professor für Neurologie an der Medizinischen Fakultät der Johns Hopkins University, „kann man damit das gesamte Spektrum und den Zeitverlauf studieren der Pathogenese der Parkinson-Krankheit. "

Er erklärt, dass ein solches Modell es Forschern ermöglichen könnte, Wege zu testen, um Parkinson in verschiedenen Stadien zu stoppen, von bevor Symptome auftreten bis zu einer ausgewachsenen Krankheit.

Parkinson, Darm und Alpha-Synuclein

Parkinson ist eine Krankheit, die nach und nach das Gehirngewebe zerstört. Es tötet Gehirnzellen ab, die einen chemischen Botenstoff namens Dopamin bilden, der die Motorik oder die Bewegungssteuerung unterstützt.

Ein Kennzeichen der Parkinson-Krankheit ist die Verklumpung schlecht gefalteter Versionen des Alpha-Synuclein-Proteins in den betroffenen Regionen des Gehirns. Pathologen haben diese Klumpen bei Obduktionsuntersuchungen von Menschen mit Parkinson-Krankheit beobachtet.

Die wichtigsten motorischen Symptome der Parkinson-Krankheit sind langsame Bewegungen, Steifheit, Steifheit, Zittern und Gleichgewichtsstörungen. Es können auch Schwierigkeiten beim Schlucken und Sprechen auftreten.

Symptome, die nicht mit der motorischen Funktion zusammenhängen, können auch bei der Parkinson-Krankheit auftreten. Zu diesen nichtmotorischen Symptomen gehören Schmerzen, Müdigkeit, Stimmungsstörungen, übermäßiges Schwitzen, Geruchssinnverlust, Planungs- und Aufmerksamkeitsprobleme, Verstopfung und Schlafstörungen.

Bis jetzt gibt es keine Heilung für die Parkinson-Krankheit, und die vorhandenen Behandlungen sind in ihrer Fähigkeit begrenzt, das Fortschreiten der Krankheit zu verlangsamen und die fortgeschritteneren Symptome zu lindern.

Wissenschaftler haben "lange erkannt", dass einige nichtmotorische Symptome, wie diejenigen, die den Geruchssinn und den Darm beeinflussen, vor dem motorischen Stadium der Parkinson-Krankheit auftreten können.

Darüber hinaus haben sie festgestellt, dass Darm und Gehirn in ständiger Kommunikation miteinander stehen, hauptsächlich über den Vagusnerv.

Braaks Vagusnerventheorie von Parkinson

2003 schlug der deutsche Hirnforscher Heiko Braak vor, dass die toxische Reise von Alpha-Synuclein im Darm beginnt und sich über den Vagusnerv zum Gehirn ausbreitet, wo es Dopaminzellen verwüstet.

Seitdem haben eine Reihe von Studien Beweise gefunden, die Braaks Theorie stützen, aber bis zur jüngsten Arbeit gab es keine überzeugenden Tiermodelle.

In der neuen Studie entwickelten Dawson und Kollegen ein Mausmodell, um Braaks Theorie zu demonstrieren.

Die Muskeln des Darms sind reich an Verbindungen zum Vagusnerv. Daher injizierte das Team vorgeformte Alpha-Synuclein-Fibrillen an Stellen in den Darmmuskeln der Mäuse, die reich an Vagusnervenverbindungen waren.

Die Forscher stellen fest, dass der Erfolg von Experimenten nicht nur davon abhängt, ob die Injektionsstelle genau richtig ist, sondern auch davon, ob die richtige Größe und Menge der Fibrillen erreicht wird.

"Als die ersten Experimente zu funktionieren begannen, waren wir äußerst erstaunt", sagt Dawson und fügt hinzu: "Jetzt ist es für unser Forschungsteam ziemlich routinemäßig."

Schritt für Schritt Verfolgung von Alpha-Synuclein

Das Team beobachtete, dass es ungefähr 1 Monat dauerte, bis sich das toxische Protein von der Injektionsstelle bis zum Beginn des Hirnstamms ausbreitete.

Weitere 2 Monate später hatte das toxische Protein nicht nur den Teil des Gehirns erreicht, der der Parkinson-Krankheit erliegt - die Substantia nigra pars compacta -, sondern auch andere Regionen wie die Amygdala, den Hypothalamus und den präfrontalen Kortex.

Innerhalb von 7 Monaten nach den Darminjektionen hatte das krankheitsverursachende Alpha-Synuclein noch weiter gereicht und war auch in den Hippocampus, das Striatum und den Riechkolben eingedrungen.

Das Team stellte fest, dass in diesen Monaten auch ein signifikanter Verlust an Dopaminzellen in der Substantia nigra pars compacta und im Striatum auftrat.

Nach den Darminjektionen der vorgeformten Alpha-Synuclein-Fibrillen entwickelten die Mäuse auch klassische motorische Symptome der Parkinson-Krankheit. Sie entwickelten auch nichtmotorische Symptome wie Depressionen, Verlust des Geruchssinns und Probleme mit dem Gedächtnis und Lernen.

Das gleiche Verfahren führten die Forscher auch bei Mäusen mit abgetrennten Vagusnervenfasern durch. Keine dieser Mäuse zeigte die Anzeichen und Symptome der Parkinson-Krankheit bei intakten Vagusnerven, wie den Tod von Nervenzellen und Probleme mit der motorischen und nichtmotorischen Funktion.

Unterstützung für Braaks Theorie

Die Forscher schließen daraus, dass die Ergebnisse Braaks Hypothese über die Entwicklung der Parkinson-Krankheit stützen.

Obwohl die Ergebnisse von Mausstudien nicht unbedingt bedeuten, dass dies auch für Menschen gilt, weist das Team auf Beweise hin, die darauf hindeuten, dass dies in diesem Fall der Fall sein könnte.

Humanstudien zu Ulkusbehandlungen, bei denen Chirurgen einen Teil des Vagusnervs entfernen, legen nahe, dass dies das Risiko für die Entwicklung der Parkinson-Krankheit verringern könnte.

Dawson hebt drei Implikationen der Studie hervor. Das erste ist, dass er erwartet, dass es "zukünftige Studien, die die Verbindung zwischen Darm und Gehirn untersuchen, in Schwung bringt".

Die zweite Implikation der Studie, die Dawson vorsieht, ist, dass sie zu weiteren Forschungen über die Faktoren - wie Infektionen und bestimmte Moleküle - führen könnte, die die Ausbreitung toxischer Formen von Alpha-Synuclein auslösen könnten.

Und die dritte Implikation ist, dass ein neuer Weg zur Behandlung der Parkinson-Krankheit darin bestehen könnte, zu verhindern, dass sich pathologische oder krankheitsverursachende Formen von Alpha-Synuclein vom Darm auf das Gehirn ausbreiten.

Patienten mit pathologischem Alpha-Synuclein im Magen-Darm-Trakt wären ideale Kandidaten für zukünftige neuroprotektive Studien.

Prof. Ted M. Dawson

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