Die Alzheimer-Krankheit, lateinisch Morbus Alzheimer, ist eine neurodegenerative Erkrankung, die etwa 60 bis 80 Prozent der weltweit etwa 24 Millionen Demenzerkrankungen verursacht. In Deutschland leiden etwa 1,7 Millionen Menschen unter einer Demenzerkrankung (Stand 2017), und jährlich kommen etwa 300.000 neue Diagnosen hinzu. Obwohl es bekannte Risikofaktoren gibt, sind die Ursachen der Krankheit noch immer nicht vollständig geklärt. Der Bedarf an wirksamen Therapien ist enorm, da die bisherigen Medikamente lediglich die Symptome lindern oder ihr Auftreten verzögern können, die Krankheit selbst aber nicht aufhalten.
Herausforderungen in der Alzheimerforschung
Professor Dr. med. habil. Thomas Arendt, Geschäftsführender Institutsdirektor am Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung des Universitätsklinikums Leipzig und Vorsitzender des Wissenschaftlichen Beirats der gemeinnützigen Alzheimer Forschung Initiative e.V. (AFI), betont die besonderen Herausforderungen in der Alzheimerforschung:
- Der Schädel als Barriere: Das Gehirn ist durch den Schädel geschützt, was direkte Untersuchungen am lebenden Patienten erschwert. Viele Untersuchungen sind erst nach dem Tod möglich, wodurch man einen Zustand vorfindet, der nicht mehr dem Leben entspricht.
- Ein langer Prozess: Die Erkrankung verläuft sehr langsam und in den Anfangsstadien ohne erkennbare Symptome. Man geht davon aus, dass die Krankheit bereits Jahrzehnte vor der Diagnose im Körper abläuft.
- Das Gehirn als komplexes System: Alzheimer betrifft die höchsten kognitiven Fähigkeiten wie Gedächtnis und Sprache, deren molekularbiologische Funktion im gesunden Gehirn noch immer nicht vollständig verstanden ist.
- Eine typisch menschliche Erkrankung: Da kognitive Fähigkeiten betroffen sind, betrifft Alzheimer hauptsächlich den Menschen. Tiermodelle können den Krankheitsverlauf nicht in seiner vollen Komplexität abbilden.
- Ein winziger Fehler: Der Krankheitsprozess dauert oft 30 Jahre oder länger, wobei eine kleine Schädigung im Organismus langsam zum Untergang führt.
Neue Ansätze in der Früherkennung
Um die Erkrankung in früheren Stadien zu erkennen und zu untersuchen, wird verstärkt an frühen Diagnosemethoden geforscht. In den letzten Jahren wurden spezifische Biomarker für die Alzheimer-Erkrankung entwickelt, wie z. B. die Aβ-Plaques im Gehirn, die mithilfe der Positronenemissionstomographie (PET) sichtbar gemacht werden können.
Auch im Bereich der Bluttests gibt es verschiedene Ansätze, um die Erkrankung anhand von Veränderungen in der Zusammensetzung des Blutes zu detektieren, oft Jahre bevor erste Symptome auftreten.
Die Rolle der weißen Blutkörperchen
Ein vielversprechender Forschungsansatz konzentriert sich auf die Rolle der weißen Blutkörperchen (Leukozyten) bei der Alzheimer-Krankheit. Eine Studie von Forschern um Dr. untersuchte, wie viel Infrarotstrahlung von den weißen Blutkörperchen bei Alzheimer-Patienten emittiert oder absorbiert wird. Die Idee dahinter ist, dass sich bei Alzheimer das Verhältnis der unterschiedlichen Beta-Amyloid-Peptide nicht nur im Gehirn, sondern auch im Blut verändert.
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Professor Arendt und sein Team am Paul-Flechsig-Institut der Universität Leipzig fanden heraus, dass weiße Blutkörperchen von Alzheimer-Erkrankten anders auf die Stimulation mit bestimmten Stoffen reagieren als die von nicht Erkrankten. Auf dieser Basis haben die Forscher einen Test entwickelt, der nun von einer US-amerikanischen Biotechnologiefirma weiterentwickelt wird.
Feinstaub, Entzündungen und weiße Blutkörperchen
Neuere Forschungen deuten darauf hin, dass Feinstaub nicht nur die Atemwege, sondern auch das Gehirn schädigen kann. Feinstaubpartikel können die Blut-Hirn-Schranke überwinden und lokale Entzündungen im Gehirn auslösen. Darüber hinaus erhöht Feinstaub die Anzahl bestimmter weißer Blutkörperchen (Monozyten) im Blut, was zu systemischen Entzündungen im Körper führt, die sich ebenfalls auf die kognitiven Fähigkeiten auswirken und neurodegenerative Erkrankungen fördern können.
Eine Studie der Uniklinik Bonn analysierte Daten von mehr als 66.000 Teilnehmern einer niederländischen Gesundheitsstudie und fand heraus, dass Menschen, die zu Hause mehr PM2,5-Partikeln ausgesetzt waren, eine längere kognitive Verarbeitungszeit (CPT) aufwiesen. Dieser Effekt korrelierte mit einer erhöhten Anzahl von Monozyten im Blut, was darauf hindeutet, dass das Immunsystem gegen Entzündungen im Körper ankämpft.
„Wir vermuten, dass die Zahl der weißen Blutkörperchen als Reaktion auf Schadstoffe steigt“, erklärt Koautorin Gabriele Doblhammer von der Universität Rostock. Die Forschenden schließen daraus, dass die Luftverschmutzung zu ganzkörperlichen Entzündungen führt, in deren Folge auch die geistigen Fähigkeiten in Mitleidenschaft gezogen werden.
Trem2 und Immunabwehr
Ein weiteres wichtiges Detail wurde von zwei unabhängigen Forschergruppen entdeckt, die das Erbgut Tausender durchforsteten. Sie fanden heraus, dass ein Gen namens Trem2 bei einigen Alzheimer-Patienten mutiert ist. Normalerweise dirigiert dieses Gen weiße Blutkörperchen der Immunabwehr, die gegen Keime und krankhaftes Gewebe vorgehen und Entzündungen verhindern. Im Gehirn sorgt Trem2 sogar dafür, dass nicht nur abgestorbene Zellen, sondern auch Amyloid-Proteine beseitigt werden.
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Immuntherapie als neuer Ansatz
Professorin Michal Schwartz vom israelischen Weizmann Institute of Science erkundet eine radikal neue Strategie zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit, bei der das Immunsystem gestärkt wird. Sie fand heraus, dass eine gezielte Stärkung des Immunsystems die bei der Alzheimer-Krankheit typischen Hirnschäden verhindern und kognitive Fähigkeiten erhalten kann.
Schwartz entdeckte, dass eine Adergeflecht genannte Hirnregion nicht nur Gehirnflüssigkeit (Liquor) produziert, sondern auch als Schnittstelle der sogenannten Blut-Hirn-Schranke fungiert, die den Übergang von Immunzellen ins Gehirn steuert. Sie führte Studien an speziell gezüchteten Mäusen durch, um die verlorene Kommunikation zwischen Gehirn und Immunsystem wiederherzustellen. Dabei fand sie heraus, dass in diesen Mausmodellen die Aktivierung des Immunsystems eine Kaskade von Prozessen auslöst, wodurch Makrophagen und andere weiße Blutkörperchen ins Gehirn gelangen, die geschädigtes Nervengewebe verdauen.
Die Ergebnisse legen nahe, dass eine gezielte Aktivierung des Immunsystems außerhalb des Gehirns die krankhaften Prozesse einer fortschreitenden Alzheimer-Erkrankung im Gehirn positiv beeinflussen kann. Eine solche Immuntherapie wäre die erste krankheitsmodifizierende Behandlung für Alzheimer.
Forschungsprojekt an der Universitätsmedizin Greifswald
PD Dr. Dr. Antje Vogelgesang von der Universitätsmedizin Greifswald untersucht die Aktivierungszustände der weißen Blutkörperchen im Verlauf der Alzheimer-Krankheit genauer. Ihr Forschungsteam wird die verschiedenen Aktivierungsarten von weißen Blutkörperchen in genetisch veränderten Mäusen analysieren, die nach spezifischer Aktivierung der weißen Blutkörperchen ein fluoreszierendes Protein herstellen. Dadurch können die weißen Blutkörperchen leicht identifiziert und deren Eigenschaften bestimmt werden.
Das Ziel des Forschungsprojekts ist, die Bedeutung der weißen Blutkörperchen im Verlauf der Alzheimer-Krankheit besser zu verstehen. Dadurch könnten neue Angriffsziele und Therapien für die Alzheimer-Krankheit identifiziert werden. So könnte in die Immunreaktionen eingegriffen werden, um den Verlauf der Krankheit zu verlangsamen.
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Immunzellen in den Hirnhäuten
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster haben systematisch untersucht, welche Immunzellen die Hirnhäute und das Nervenwasser im gesunden Zustand genau bevölkern. Sie fanden heraus, dass verschiedene Arten weißer Blutkörperchen - die T- und B-Zellen, natürliche Killerzellen, Fresszellen und Granulozyten sowie deren Subtypen - in den Hirnhäuten und im Nervenwasser in jeweils unterschiedlichen und ganz spezifischen Zusammensetzungen vorkommen.
Unerwartet war, dass sie in der äußeren Hirnhautschicht - der Dura mater - eine große Anzahl von B-Zellen und deren noch nicht ausgereifte Vorläufer fanden. „Dass sich dieser Zelltyp in der Dura ansiedelt und entwickelt, spricht dafür, dass er dort eine spezielle Funktion des Immunsystems erfüllt,“ sagt Gerd Meyer zu Hörste.
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