Alzheimer-Proteinaufbau stört das Navigationszentrum des Gehirns

Wandern und sich zu verlieren ist üblich bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit, aber was verursacht dieses desorientierte Verhalten? Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass es auf den Aufbau eines Alzheimer-verwandten Proteins zurückzuführen ist, das das GPS des Gehirns stört.
Forscher vermuten, dass ein Aufbau des Proteins Tau das GPS des Gehirns stören könnte.

Die Studie zeigt, dass die Ansammlung eines Proteins namens tau, das als Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit gilt, Nervenzellen im Gehirn schädigen kann, die uns helfen, unsere Umgebung zu navigieren.

Studienleiterin Dr. Karen Duff vom Taub-Institut für Alzheimer-Forschung und alterndes Gehirn am Columbia University Medical Center (CUMC) in New York und Kollegen veröffentlichen ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Neuron.

Die Alzheimer-Krankheit ist die häufigste Form der Demenz und macht etwa 60-80 Prozent aller Fälle aus.

Der Zustand ist gekennzeichnet durch einen Rückgang kognitiver Funktionen wie Gedächtnis, Lernen und Problemlösen. Menschen mit Alzheimer können auch Orientierungslosigkeit und Verhaltensänderungen erfahren, die manchmal zu Irrwegen führen können.

Laut der Alzheimer's Association wandern etwa 6 von 10 Menschen mit der Krankheit; Sie könnten Schwierigkeiten haben, sich an ihren Namen oder ihre Adresse zu erinnern, wenn sie unterwegs sind oder ihre Umgebung nicht erkennen können. Dies kann zu Verletzungen führen.

Frühere Studien haben gezeigt, dass wandernde und andere desorientierte Verhaltensweisen bei der Alzheimer-Krankheit als Folge von Veränderungen im entorhinalen Kortex (EC), einer Gehirnstruktur, die an Gedächtnis und Navigation beteiligt ist, entstehen.

Dr. Duff und seine Kollegen weisen darauf hin, dass bei der Alzheimer-Krankheit der EC einer der ersten Bereiche des Gehirns ist, der durch den Aufbau von Tau beeinflusst wird - ein Protein, das sich verdrehen und "Verwicklungen" bilden kann, die für Nervenzellen schädlich sind.

Jedoch genau Wie Tau kann zu Navigationsproblemen führen, war bisher unklar.

Tau kann die Fähigkeit von Gitterzellen zum "Feuern" reduzieren

Für ihre Studie wollten Dr. Duff und seine Kollegen herausfinden, wie sich Tau auf Gitterzellen auswirkt, bei denen es sich um Nervenzellen in der EK handelt, die als GPS des Gehirns fungieren. Während wir uns durch den Weltraum bewegen, übertragen Gitterzellen elektrische Signale, die eine interne Karte erstellen, die uns hilft, unsere Umgebung zu navigieren.

Um ihre Ergebnisse zu erhalten, überwachten die Forscher die Gitterzellen in zwei Gruppen von älteren Mäusen, die eine Reihe räumlicher kognitiver Aufgaben erfüllten. Eine Gruppe von Mäusen wurde genetisch verändert, um Tau in der EC zu exprimieren, während die andere Gruppe aus normalen Mäusen bestand.

Die Forscher fanden heraus, dass die Tau-exprimierenden Mäuse viel weniger wahrscheinlich in der Lage sind, durch ihre Umgebung zu navigieren als die normalen Mäuse, was darauf hinweist, dass Tau die Rasterzellenfunktion in der EC stört.

Eine weitere Untersuchung der Gehirne der Nagetiere zeigte, dass Tau nur exzitatorische Zellen in der EC zerstörte oder störte, nicht inhibierende Zellen. Exzitatorische Zellen sind Zellen, die elektrische Signale oder "Feuer" übertragen, während inhibitorische Zellen solche Signale unterdrücken.

Dem Team zufolge deutet dieses Ergebnis darauf hin, dass Tau die Fähigkeit der Gitterzellen zum Feuern reduziert, was die Navigation erschwert.

"Es scheint, dass die Tau-Pathologie die hemmenden Zellen schont, das Gleichgewicht zwischen exzitatorischen und inhibitorischen Zellen stört und die Gitterfelder der Tiere falsch ausrichtet", sagt Co-First-Autor Hongjun Fu, Ph.D., ebenfalls vom Taub-Institut.

Erkenntnisse können Alzheimer-Diagnose und Behandlung voranbringen

Laut Dr. Eric Kandel, Kavli-Professor für Hirnforschung am CUMC, zeigt die Studie des Teams "deutlich, dass die Tau-Pathologie, die im entorhinalen Kortex beginnt, zu Defiziten in der Gitterzündung führen kann und der Verschlechterung der räumlichen Wahrnehmung zugrunde liegt menschliche Alzheimer-Krankheit. "

Er fügt hinzu, dass dies unser Verständnis der Gehirnveränderungen, die in den frühen Stadien von Alzheimer entstehen, weiter voranbringen könnte.

Darüber hinaus glauben die Forscher, dass ihre Ergebnisse zeigen, dass eine tiefe Hirnstimulation und andere Therapien, die auf bestimmte Nervenzellen abzielen, das Potenzial haben, die räumliche Desorientierung bei Menschen mit Alzheimer zu behandeln.

Wie Co-Autor der Studie, Gustavo A. Rodriguez, Ph.D., ebenfalls vom Taub-Institut, feststellt, müssen wir noch viel mehr über die Rolle von Rasterzellen bei Alzheimer lernen.

"Wir wissen noch nicht, wie viel Prozent der gesunden Gitterzellen für die richtige Navigation benötigt werden oder ob dieses System nach einer Kompromittierung gerettet werden kann", erklärt er.

Dennoch ist Dr. Duff zuversichtlich, dass ihre Entdeckung das Potenzial hat, Millionen von Menschen mit Alzheimer zu helfen.

"[...] Unsere Ergebnisse legen nahe, dass es möglich sein könnte, navigationsbasierte kognitive Tests zur Diagnose der Alzheimer-Krankheit in ihren Anfangsstadien zu entwickeln. Und wenn wir die Krankheit früh diagnostizieren können, können wir beginnen, Therapeutika früher zu geben, wenn sie eine haben Größerer Einfluss."

Dr. Karen Duff

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