Parkinson ist eine fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, die durch den Verlust von Nervenzellen und die Beeinträchtigung ihrer Funktion gekennzeichnet ist. Während genetische Faktoren nur einen Teil der Fälle erklären können, rücken neue Forschungsergebnisse den Darm und seine Bewohner, die Mikroorganismen, als mögliche Risikofaktoren in den Fokus.
Parkinson: Eine komplexe Erkrankung
Parkinson ist weltweit die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung und betrifft vor allem Menschen über 60 Jahre, obwohl auch jüngere Menschen betroffen sein können. Männer sind etwas häufiger betroffen als Frauen. Die Ursachen sind komplex und umfassen eine Kombination aus genetischen Faktoren, Umwelteinflüssen und dem Alterungsprozess.
Die Darm-Hirn-Achse im Visier der Forschung
Jüngste Studien unterstreichen die Bedeutung der Darm-Hirn-Achse und legen nahe, dass das menschliche Mikrobiom neurodegenerative Erkrankungen beeinflussen könnte. Das menschliche Mikrobiom bezeichnet die Gesamtheit aller Mikroorganismen, die den menschlichen Körper besiedeln können. Die Hypothese von Braak beschreibt, wie die Parkinson-Krankheit in 53-82 % der Fälle in vier Phasen verläuft. In Stadium 1 kommt es zu einer Entzündung im Darm, durch die das Protein α-Synuclein seine Form verändert. Tritt zusätzlich auch noch das Leaky-Gut-Syndrom auf, kann dieses toxische Protein in das zentrale Nervensystem migrieren. Der Körper erkennt dieses Protein nicht und regiert daher mit einer entzündlichen Reaktion. In Stadium 2 entzündet sich der Hirnstamm und es entwickeln sich frühe Parkinson-Symptome wie Schlafstörungen und Depressionen. In Stadium 3 entzünden sich dopaminbildenden Zellen, was die charakteristischen motorischen Störungen bei Parkinson erklärt.
Bakterielle Stoffwechselprodukte als Nervengifte
Einige mikrobielle Metaboliten greifen speziell Dopamin-produzierende Neuronen an, die bei Parkinson entscheidend betroffen sind. In einer Studie isolierten Forscher einen solchen Metaboliten und setzten ihn menschlichen Dopamin-produzierenden Neuronen aus. Die Ergebnisse waren eindeutig: Der Metabolit hatte eine zerstörerische Wirkung, die ähnlich wie bei Parkinson zu neuronalem Verlust führte. Marcel Leist von der Universität Konstanz und Thomas Böttcher von der Universität Wien arbeiteten zusammen an dieser innovativen Studie, die die Bereiche mikrobielle Biochemie und molekulare Neurowissenschaften verbindet. „Unsere Forschung stellt eine greifbare Verbindung zwischen einem spezifischen bakteriellen Metaboliten und Symptomen her, die Parkinson ähneln. Diese Entdeckung bietet nicht nur eine neue Perspektive auf die Auslöser von Parkinson, sondern eröffnet auch neue Wege für die Forschung. Könnten andere mikrobielle Substanzen neurodegenerative Krankheiten beeinflussen? Wie interagieren diese Substanzen mit unseren Neuronen? Und am wichtigsten: Kann dieses Wissen zu neuen Behandlungen oder Vorbeugemaßnahmen führen?"
Streptococcus mutans: Ein Kariesbakterium im Verdacht
Ein Forschungsteam aus Südkorea hat ein Bakterium identifiziert, das im Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit stehen könnte: Streptococcus mutans, der Hauptverursacher von Karies. Die Ergebnisse der Untersuchung, die bei "Nature Communications" veröffentlicht wurden, deuten darauf hin, dass die Mundgesundheit nicht nur das Herz-Kreislauf-System, sondern auch das Gehirn schützt.
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Erhöhte Konzentrationen bei Parkinson-Patienten
Das Forschungsteam sah sich zuerst die Darmflora von Parkinson-Betroffenen genauer an. Dabei wurden erhöhte Konzentrationen von Streptococcus mutans festgestellt. Dieses Bakterium führt zur Produktion zweier Substanzen: Urocanatreduktase (UrdA) und Imidazolpropionat (ImP). Beide befanden sich in erhöhter Konzentration im Darm und im Blutkreislauf der Parkinson-Betroffenen.
Imidazolpropionat als Nervengift
Es gibt bereits Hinweise darauf, dass ImP durch den Körper wandern, das Gehirn erreichen und zum Verlust von Dopamin produzierenden Neuronen beitragen kann. In Experimenten mit Mäusen konnte gezeigt werden, dass die Gabe von Streptococcus mutans oder die Veränderung des Darmmikrobioms zur UrdA-Produktion zu einem Anstieg des ImP-Spiegels im Blut und im Hirngewebe führte. Die Nager entwickelten zudem verschiedene charakteristische Merkmale der Parkinson-Krankheit, darunter Schädigungen der Neuronen, die Dopamin freisetzen, verstärkte Entzündungen im Hirn, Bewegungsstörungen und eine Anreicherung des sogenannten Alpha-Synucleins, einem Protein, das eng mit dem Fortschreiten der Krankheit in Verbindung steht.
"Unsere Studie liefert ein mechanistisches Verständnis dafür, wie orale Mikroben im Darm das Gehirn beeinflussen und zur Entwicklung der Parkinson-Krankheit beitragen können", sagte Ara Koh, der die Untersuchung leitete.
Alpha-Synuclein: Ein Schlüsselprotein im Fokus
Entscheidend für die Erkrankung ist eine klebrige, giftige Form des Proteins Alpha-Synuclein, das die Funktion der Neuronen buchstäblich verklebt und sie abtötet. Jetzt gibt es wissenschaftliche Beweise des Medical College of Georgia at Augusta University, dass sich das giftige Protein in den Neuronen des Darms ansammelt, noch bevor es zur Beeinträchtigung der Neuronen im Gehirn kommt. Eine Ansammlung von zerstörerischem Alpha-Synuclein, den sogenannten Lewy-Körperchen, wurde bei Autopsien auch in der Wand des Magen-Darm-Traktes von Patienten mit einer frühen Parkinson-Erkrankung nachgewiesen. Es ist bereits bekannt, dass die Neuronen im Darm regelmäßig mit den Neuronen im Gehirn kommunizieren. Umgekehrt ist das genauso der Fall. Wie jedoch das Alpha-Synuclein bei beiden durcheinandergebracht wird, stellt eine weitere Unsicherheit dar.
Der Vagusnerv als Transportweg
In der vorliegenden Studie wollten die Wissenschaftler untersuchen, ob das falsch gefaltete α-Synuclein-Protein über den Vagusnerv reisen kann, der wie ein Stromkabel vom Magen und Dünndarm zum Gehirn verläuft. Um dies zu testen, injizierten die Forscher 25 Mikrogramm α-Synuclein in den Darm von Dutzenden von gesunden Mäusen. Ein, drei, sieben und zehn Monate nach der Injektion analysierten die Forscher dann das Hirngewebe. Anschließend untersuchten die Forscher, ob diese physischen Veränderungen auch zu Veränderungen des Verhaltens führten. Dazu teilten sie die Mäuse in drei Gruppen ein: Mäuse, denen α-Synuclein injiziert worden war, eine weitere Gruppe von Mäusen, denen ebenfalls α-Synuclein injiziert worden war, bei denen jedoch zuvor der Vagusnerv durchtrennt worden war, und eine Kontrollgruppe, die keine Injektion erhielt und einen intakten Vagusnerv hatte.
Die Ergebnisse dieser Studie liefern zusätzliche Belege dafür, dass α-Synuclein über den Vagusnerv vom Darm zum Gehirn gelangen kann. Das Blockieren dieses Weges könnte einen Schlüssel zur Verhinderung der physischen und kognitiven Manifestationen dieser Krankheit darstellen. In einer neuen Studie wollen die Wissenschaftler untersuchen, über welche Teile des Vagusnervs α-Synuclein zum Gehirn aufsteigt und welche potenziellen Wirkmechanismen genutzt werden können, um dieses Aufsteigen zu verhindern.
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Der Blinddarm als Reservoir für toxisches Alpha-Synuclein?
In einer Studie des Van Andel Research Institute in Michigan wurde gezeigt, dass der Darm einen Nährboden für α-Synuclein bildet. Dabei wurden bis ins Jahr 1964 zurückreichende Daten von 1,7 Millionen Menschen untersucht. Dabei zeigte sich, dass das Risiko für Parkinson bei Menschen mit entferntem Blinddarm um 20 % verringert war. Vermutlich spielt der Blinddarm eine Rolle als Reservoir für das toxische α-Synuclein, das möglicherweise Entzündungen und Veränderungen im Mikrobiom auslösen kann.
Genetische Risikofaktoren und die Rolle der Darmflora
Mutationen im Gen für das Enzym Glucocerebrosidase (GBA) sind der häufigste bekannte genetische Risikofaktor für Parkinson. Es ist jedoch bemerkenswert, dass nicht alle Menschen, die solche Mutationen aufweisen, auch an Parkinson erkranken. Außerdem kann die Erkrankung bei Personen mit diesen Mutationen in unterschiedlichem Alter auftreten und die Symptome können mehr oder weniger stark ausgeprägt sein.
Die Gemeinschaft der Mikroorganismen, die den Darm besiedeln - „Darmmikrobiom“ oder auch „Darmflora“ genannt - könnte Vermutungen zufolge für die Entwicklung der Alpha-Synuclein-Pathologie im Darm und für deren Ausbreitung ins Gehirn eine wichtige Rolle spielen. „Wir wollen untersuchen, wie all diese Puzzleteile zusammenpassen könnten. Unsere Hypothese ist, dass sich das Mikrobiom von Parkinson-Patienten mit einer GBA-Mutation vom Mikrobiom jener Menschen unterscheidet, die die Mutation zwar tragen, die Erkrankung jedoch nicht entwickeln. Wir werden auch Mechanismen untersuchen, die diesen Zusammenhang zwischen Variationen im Mikrobiom und der Krankheitsentwicklung erklären könnten."
Vagotomie und das Parkinson-Risiko
Das Team um Studienautorin Bojing Liu vom Karolinska-Institut in Stockholm vermutet, das Parkinson zunächst im Darmtrakt beginnt und erst danach über den Vagus-Nerv das Gehirn erreicht. In der neuen Studie wurde deswegen untersucht, ob eine Vagotomie - ein chirurgischer Eingriff, bei dem bestimmte Ausläufer des Vagus durchtrennt werden - das Risiko von Parkinson reduziert.
Daten aus dem Nationalregister Schwedens wurden dazu verwendet, um 9.430 Personen miteinander zu vergleichen, die zwischen 1970 und 2010 eine Vagotomie hatten (aus einer Gesamtpopulation von 377.200 registrierten Patienten). Folgeuntersuchungen wurden bis zu 40 Jahre nach dem Eingriff durchgeführt und enthielten unter anderem auch Angaben über das Auftreten von Parkinson. Als man jedoch die zwei Haupttypen von Vagotomie - die selektive und die trunkale - miteinander verglich, beobachtete man ein deutlich geringeres Risiko bei letzterer. Von den Patienten mit Stamm-Vagotomie entwickelten nur 0.78% Parkinson im Laufe der darauffolgenden 5 Jahre, verglichen mit 1.08% der Patienten mit selektiver Vagotomie. Dieses Ergebnis kann als vorläufige Evidenz dafür genommen werden, dass der Ursprung von Parkinson im Verdauungstrakt liegen könnte.
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Frühe Anzeichen im Darm
Ein weiteres Indiz dafür ist die Tatsache, dass Parkinson-Patienten vermehrt unter gastrointestinalen Beschwerden leiden, meist in Form von chronischer Verstopfung, die oft bereits Jahre oder sogar Jahrzehnte vor Ausbruch der Krankheit manifest sein kann. Darüber hinaus haben andere Studien gezeigt, dass Personen, die später Parkinson entwickeln, schon früh ein Protein im Darm aufweisen, das eine Schlüsselrolle bei der Erkrankung spielt. Die Forscher glauben, dass der Faltungsprozess dieses Proteins fehlgeleitet ist und dass dieser Fehler sich von Zelle zu Zelle fortpflanzt.