Eiweißablagerungen im Gehirn sind ein komplexes Thema, das verschiedene neurodegenerative Erkrankungen betrifft, darunter die Alzheimer-Krankheit, die vaskuläre Demenz und die zerebrale Amyloidangiopathie (CAA). Diese Ablagerungen, die aus fehlgefalteten Proteinen bestehen, können die normale Funktion der Nervenzellen beeinträchtigen und zu Gedächtnisverlust, kognitiven Störungen und anderen neurologischen Symptomen führen.
Amyloid-Plaques und Tau-Fibrillen bei Alzheimer
Die Alzheimer-Krankheit ist durch das Vorhandensein von Amyloid-Plaques und Tau-Fibrillen im Gehirn gekennzeichnet. Amyloid-Plaques bestehen hauptsächlich aus Beta-Amyloid-Peptiden, die sich zwischen den Nervenzellen ansammeln. Tau-Fibrillen hingegen entstehen durch chemische Veränderungen des Tau-Proteins im Inneren der Nervenzellen. Diese Veränderungen führen dazu, dass das Tau-Protein seine Funktion verliert und sich zu unlöslichen Fäden zusammenlagert.
Die Forschung hat gezeigt, dass die Bildung von Beta-Amyloid-Plaques bereits etwa zwanzig Jahre vor dem Auftreten der ersten klinischen Symptome der Alzheimer-Krankheit beginnt. Trotz dieser frühen Ablagerungen besteht jedoch nur ein schwacher Zusammenhang zwischen der Menge der Plaques und dem Ausmaß der kognitiven Beeinträchtigung. Dies deutet darauf hin, dass die Krankheit in späteren Stadien unabhängig von den Plaques fortschreiten kann.
Die Rolle von Beta-Amyloid in frühen und späten Stadien
Eine Studie von Forschern um Prof. Mathias Jucker vom Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) und der Universität Tübingen hat gezeigt, dass die Reduzierung von Beta-Amyloid-Ablagerungen in frühen Stadien der Alzheimer-Krankheit den Abbau von Nervenzellen stoppen kann. In späteren Stadien der Krankheit hatte die Reduzierung der Plaques jedoch keinen Einfluss mehr auf den Nervenzellabbau. Dies deutet darauf hin, dass es bei Alzheimer zwei Phasen der Krankheitsentwicklung gibt:
- Frühe Phase: Beta-Amyloid-Plaques treiben die Krankheit voran. Therapien, die auf die Reduzierung der Ablagerungen abzielen, sind in dieser Phase am wirksamsten.
- Späte Phase: Die Neurodegeneration schreitet unabhängig von den Plaques fort.
Störung im Lipidstoffwechsel als möglicher Auslöser
Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass eine Störung im Lipidstoffwechsel der Nervenzellen ein Auslöser für die Bildung von Beta-Amyloid-Peptiden sein könnte. Eine übermäßige Ansammlung von Sphingolipiden in der Zellmembran kann den natürlichen Prozess der Autophagozytose blockieren, der für den Abbau von beschädigten Proteinen zuständig ist. Dies führt zu einer Ansammlung von Beta-Amyloid und aktiviert gleichzeitig ein Enzym namens γ-Sekretase, das die Bildung von Beta-Amyloid weiter fördert.
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Zerebrale Amyloidangiopathie (CAA)
Die zerebrale Amyloidangiopathie (CAA) ist eine Erkrankung, bei der sich Amyloid-Eiweiß in den Wänden der Hirngefäße ablagert. Diese Ablagerungen können die Gefäße verletzlicher und weniger elastisch machen, was zu Hirnblutungen und Durchblutungsstörungen führen kann. Die Häufigkeit der CAA nimmt mit dem Alter zu, und sie tritt häufig zusammen mit der Alzheimer-Krankheit auf. Symptome der CAA können Einblutungen in das Gehirn, transiente fokal-neurologische Episoden (TFNEs) und kognitive Störungen sein.
Weitere Ursachen und Mechanismen von Eiweißablagerungen
Neben Beta-Amyloid und Tau können auch andere Proteine im Gehirn fehlgefaltet werden und Ablagerungen bilden. Diese Ablagerungen können verschiedene neurodegenerative Erkrankungen verursachen, darunter die Parkinson-Krankheit und die Chorea Huntington.
Proteostase und Fehlfaltungsabwehrsystem
Jede Zelle verfügt über ein Abwehrsystem gegen Eiweißfehlfaltung, das als Proteostase bezeichnet wird. Dieses System umfasst Faltungshelfer-Moleküle, die geschädigte Proteine erkennen und reparieren oder ihren Abbau fördern. Mit zunehmendem Alter kann die Fähigkeit dieses Abwehrsystems nachlassen, was zu Proteostasestörungen und Eiweißablagerungen führt.
Defekte Abfallentsorgung in Nervenzellen
Studien haben gezeigt, dass Eiweißablagerungen die Funktion der Lysosomen beeinträchtigen können, den zellulären Strukturen, die für die Abfallentsorgung zuständig sind. In Anwesenheit von Eiweißablagerungen können die Lysosomen anschwellen und unverdautes Material enthalten. Dies kann zu einem Stau im zellulären Entsorgungssystem führen und die Funktion der Nervenzellen beeinträchtigen.
Auswirkungen auf die Kommunikation der Nervenzellen
Eiweißablagerungen können auch die Kommunikation der Nervenzellen untereinander innerhalb der neuronalen Netzwerke stören. Mithilfe intravitaler Mikroskopie wurde festgestellt, dass die Aktivität der Nervenzellen in der motorischen Hirnrinde von Mäusen, die an Chorea Huntington erkrankt waren, bereits vor dem Auftreten der krankheitsbedingten Verhaltensänderungen erhöht war.
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Diagnose und Behandlung von Eiweißablagerungen im Gehirn
Die Diagnose von Erkrankungen, die mit Eiweißablagerungen im Gehirn einhergehen, umfasst in der Regel eine neurologische Untersuchung, neuropsychologische Tests und bildgebende Verfahren wie MRT und CT. Die Behandlung zielt darauf ab, die Symptome zu lindern und das Fortschreiten der Erkrankung zu verlangsamen.
Medikamentöse Therapie
Für die Behandlung der Alzheimer-Krankheit stehen verschiedene Medikamente zur Verfügung, darunter Acetylcholinesterasehemmer und Memantin. Diese Medikamente können die Symptome vorübergehend verbessern, indem sie die Konzentration von Neurotransmittern im Gehirn erhöhen. Für Menschen mit einer Frühform der Alzheimer-Krankheit gibt es in Deutschland ab September 2025 eine Amyloid-Antikörper-Therapie mit Lecanemab. Die Antikörper binden an die Beta-Amyloid-Ablagerungen, die man zwischen den Nervenzellen im Gehirn Alzheimer-Erkrankter vermehrt feststellt. Es gibt derzeit keine Hinweise darauf, dass sich diese Antikörper-Medikamente auch bei einer CAA positiv auswirken und die Amyloid-Ablagerungen in den Wänden der Hirngefäße reduzieren.
Nicht-medikamentöse Therapie
Neben der medikamentösen Therapie spielen auch nicht-medikamentöse Maßnahmen eine wichtige Rolle bei der Behandlung von Demenzerkrankungen. Dazu gehören die geistige und körperliche Aktivierung der Betroffenen, die richtige Weise des Umgangs, die bedarfsgerechte Gestaltung der Wohnung und die Beratung der Angehörigen.
Präventive Maßnahmen
Es gibt verschiedene Risikofaktoren, die das Auftreten von Eiweißablagerungen im Gehirn begünstigen können. Dazu gehören Bluthochdruck, hohe Cholesterinwerte, Diabetes und Rauchen. Durch einen gesunden Lebensstil mit regelmäßiger Bewegung, ausgewogener Ernährung und dem Verzicht auf Nikotin und Alkohol kann das Risiko von Komplikationen im Rahmen einer CAA reduziert werden.
Ausblick
Die Forschung im Bereich der Eiweißablagerungen im Gehirn ist weiterhin sehr aktiv. Zukünftige Studien werden sich darauf konzentrieren, die molekularen und funktionellen Merkmale der unterschiedlich stark betroffenen Zelltypen in Mausmodellen der Neurodegeneration weiter zu erforschen. Ziel ist es, neue Therapieansätze zu entwickeln, die das Fortschreiten der Erkrankungen verlangsamen oder sogar verhindern können.
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