Schäden in den Zellkraftwerken

Bei der Alzheimer-Krankheit, der häufigsten Form von Demenz, kommt es im Gehirn zur Ablagerung von zwei abnorm veränderten Eiweißbruchstücken. Außerhalb der Nervenzellen findet man solche Plaques um einen Amyloid-Kern, innerhalb der Zellen treten Bündel von abnormalem Tau-Protein auf. Seit einiger Zeit wird zudem über eine gestörte Funktion der Mitochondrien bei der Entstehung der Alzheimer-Erkrankung diskutiert. Mitochondrien, die "Kraftwerke" der Zelle, stellen die Energie für die Zellfunktionen zur Verfügung.

Die Basler Forscher verwendeten genetisch veränderte Mäuse, bei denen sich die Tau-Pathologie bereits im Alter von fünf bis sechs Monaten entwickelt und somit einen Vergleich zur Pathologie im menschlichen Gehirn zulässt. Aus dem Gehirn der Mäuse konnten die Forscher insgesamt 1275 Proteine isolieren und quantifizieren. Davon waren bei den genetisch veränderten Mäusen 24 gegenüber den Kontroll-Mäusen verändert. Ein Drittel dieser veränderten Proteine war an der Funktion von Mitochondrien beteiligt. Bei der Untersuchung der Mitochondrien fanden die Forscher heraus, dass der Sauerstoffverbrauch durch Zellatmung sowohl durch die Amyloid-beta- als auch durch die Tau-Pathologie beeinträchtigt wird und dass eine Kombination der beiden Eiweißveränderungen die negativen Effekte auf die Mitochondrien verstärkt.

Zudem konnten sie zeigen, dass Amyloid beta und Tau sowohl auf struktureller (Proteinebene) wie funktioneller Ebene (Aktivität der Komplexe) die mitochondriale Atmungskette an unterschiedlichen Punkten angreifen: So verändert die Tau-Pathologie den Enzym-Komplex I der Atmungskette, während Amyloid beta den Komplex IV beeinträchtigt. Diese Defekte führen schließlich dazu, dass es bereits bei zwölf Monate alten transgenen Mäusen zu einem drastischen Abfall der ATP-Spiegel und zu einem deutlichen Anstieg von schädlichen Radikalen kommt.

Die Studie führt zu der Folgerung, dass Amyloid beta und Tau gemeinsam die mitochondriale Funktion beeinträchtigen, wobei die Fehlregulation von Komplex I von Tau und die von Komplex IV von Amyloid beta abhängt.

Quelle: Rhein, V., et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009;106(47):20057-20062.