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Demenz mit Lewy-Körpern kann eines Tages mit Stammzellen behandelbar sein
Die Hoffnung auf eine Behandlung von Demenz mit Lewy-Körpern wurde laut einer neuen Studie, die zeigte, dass Stammzellen, die in Mäuse transplantiert wurden, die motorischen und kognitiven Beeinträchtigungen dramatisch verbessert, die mit der Gehirnzerstörung assoziiert sind.
Stammzellen (grün) wandern durch eine verletzte Stelle im Gehirn einer DLB-Maus und differenzieren (rot) in Gehirnzellen.
Bildnachweis: Blurton-Jones Lab / UCI
Die Forscher, darunter Neurobiologen der Universität von Kalifornien-Irvine (UCI), veröffentlichen ihre Studie in der Zeitschrift Stammzellberichte. Obwohl es noch ein langer Weg ist, hoffen die Forscher, dass Stammzelltransplantationen eines Tages zur Behandlung von Demenz mit Lewy-Körpern bei menschlichen Patienten eingesetzt werden können.
Der Begriff Demenz wird verwendet, um die kognitive Beeinträchtigung oder den Verlust mentaler Fähigkeiten zu beschreiben, die sich aus dem Tod von Gehirnzellen ergeben. Es trifft selten vor dem Alter von 65 Jahren zu.
Die Demenz mit Lewy-Körpern (DLB) macht schätzungsweise 10-25% der Demenzfälle aus und gilt als die häufigste Ursache für Demenz nach Alzheimer und vaskulärer Demenz.
Wie Menschen mit Alzheimer haben Menschen mit DLB Probleme mit Gedächtnis und Urteilsvermögen. Aber anders als die Alzheimer-Krankheit verursacht DLB auch Probleme mit der Konzentration und der visuellen Wahrnehmung, z. B. in der Lage zu beurteilen, wo sich Objekte im Raum befinden.
DLB wird durch Ablagerungen eines Proteins namens Alpha-Synuclein verursacht, das sich in kugelförmigen Massen sammelt, die im Gehirn Lewy-Körper genannt werden. Dies geschieht auch bei der Parkinson-Krankheit. Die Proteinablagerungen verursachen eine Fehlfunktion der Gehirnzellen, verändern Gehirnchemikalien und stören die Kommunikation zwischen Gehirnzellen, was zum Tod von Gehirnzellen führt.
Transplantierte Stammzellen verbesserten die motorische, kognitive Funktion bei Mäusen
Weil DLB Gehirnzellen tötet, hatten die Forscher die Idee, dass es möglich sein könnte, Stammzellen zu verwenden, um neue Gehirnzellen in den durch die Krankheit geschädigten Gebieten zu regenerieren. Also machten sie sich daran, die Idee in Mäusen zu testen.
Für ihre Studie verpflanzte das Team Maushirnstammzellen in Mäuse, die gentechnisch verändert wurden, um viele der Hauptmerkmale von DLB zu entwickeln.
Einen Monat nach den Transplantationen unterzogen sie die Mäuse verschiedenen Verhaltenstests und verglichen die Ergebnisse mit ihrer Leistung vor der Transplantation.
Die behandelten DLB-Mäuse zeigten signifikante Verbesserungen sowohl in der motorischen als auch in der kognitiven Funktion, bemerken die Autoren. Zum Beispiel könnten sie neue Objekte leichter erkennen und sie könnten viel länger auf einem rotierenden Stab laufen als unbehandelte DLB-Mäuse.
Bei weiteren Untersuchungen stellte das Team fest, dass die Stammzellen zwei Gehirnfunktionen verbesserten, die bei DLB dysfunktional wurden. Diese Merkmale sind Neuronen, die die chemischen Botenstoffe Dopamin und Glutamat produzieren. Die Forscher fanden heraus, dass die Stammzellen einen Wachstumsfaktor namens brain-derived neurotrophic factor (BDNF) produzierten, der die Funktion dieser Dopamin- und Glutamat produzierenden Neuronen verstärkte.
Durch die Verbesserung der Funktion dieser Neuronen werden Gehirnzellen in den von DLB betroffenen Regionen besser miteinander verbunden und kommunizieren, was wiederum zu einer verbesserten motorischen und kognitiven Funktion führt.
BDNF spielt eine kritische Rolle, funktioniert aber alleine nicht so gut
Um zu bestätigen, dass es der BDNF in den Stammzellen war, der zu den Verbesserungen führte, führte das Team die Experimente erneut unter Verwendung von Stammzellen durch, die BDNF nicht produzieren konnten. Als sie diese in die DLB-Mäuse transplantierten, fanden sie heraus, dass die BDNF-defizienten Stammzellen die Verhaltensfunktion weder verbesserten noch die Dopamin- und Glutamat-Signalgebung verbesserten.
Unter Verwendung eines Virus, um den Wachstumsfaktor in die Gehirne von DLB-Mäusen zu bringen, führte das Team dann eine letzte Reihe von Experimenten durch, um zu sehen, ob BDNF alleine die Verbesserungen beeinflussen könnte. Dies führte zu einer guten Wiederherstellung der motorischen Funktion, jedoch zu einer begrenzten Verbesserung der kognitiven Funktionen.
Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass BDNF zwar eine entscheidende Rolle zu spielen scheint, aber nicht allein - es muss durch die Stammzellen arbeiten, um sowohl die kognitiven als auch die motorischen Funktionen zu verbessern.
Während das Team hofft, dass DLB eines Tages durch Transplantation von BDNF produzierenden neuralen Stammzellen behandelbar sein wird, erkennen sie an, dass es noch einen langen Weg zu gehen und viele Hürden zu überwinden gibt, wie Mathew Blurton-Jones, ein Associate Professor von Neurobiologie und Verhalten, die das UCI-Team führte, erklärt:
"Viele wichtige Fragen sind noch offen, bevor wir uns vorstellen können, mit den Studien im Frühstadium voranzukommen. Zum Beispiel müssen wir zuerst menschliche neurale Stammzellen identifizieren und testen."
Sollte der Ansatz jedoch alle diese Hürden überwinden, besteht auch das Potenzial, ihn zur Entwicklung von Behandlungen für andere neurodegenerative Erkrankungen, die BDNF, Dopamin und Glutamat involvieren, wie Huntington-Krankheit und Alzheimer, zu verwenden.
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