Defekte Kernkörperchen bewirken oxidativen Stress

Im Nukleolus, dem Kernkörperchen, werden aus RNA-Molekülen und Proteinen die Ribosomen zusammengebaut, die eigentlichen Proteinfabriken der Zelle. Fehlerhafte Kernkörperchen wurden schon bei mehreren seltenen Erbkrankheiten beobachtet, neuerdings auch bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Demenz oder Chorea Huntington.

Die DKFZ-Forscher zeigten an Mäusen, dass eine Schädigung der Kernkörperchen parkinsonähnliche Symptome hervorruft und somit die Ursache der Erkrankung sein könnte. Die Forscher analysierten die dopaminproduzierenden Nervenzellen im Gehirn von Parkinson-Patienten unter dem Mikroskop. Dieser Zelltyp geht bei der Erkrankung zugrunde, was die charakteristischen Lähmungssymptome auslöst. Tatsächlich erwiesen sich die Kernkörperchen in diesen Zellen großenteils als defekt.

Diese Beobachtung veranlasste die Forscher zu prüfen, ob schadhafte Kernkörperchen tatsächlich parkinsonähnliche Symptome hervorrufen können, oder ob es sich nur um eine zufällige Beobachtung handelte. Dafür veränderten sie das Erbgut von Mäusen so, dass die dopaminproduzierenden Zellen der Tiere nur defekte Kernkörperchen ausbilden konnten. Diese Mäuse zeigten Symptome, die dem Krankheitsbild Parkinson ähneln, so etwa die charakteristische Bewegungseinschränkung. Außerdem starben die dopaminproduzierenden Nervenzellen in ihrem Gehirn früh ab.

Um zu erklären, wie es zu diesen Symptomen kommt, nahmen die Forscher alle Funktionen der genveränderten Zellen genau unter die Lupe. Dabei entdeckten sie eine entscheidende Veränderung: Die Aktivität des Enzyms mTOR, einem zentralen Regler aller innerzellulären Signalwege, war in den genveränderten Zellen gedrosselt. Als Konsequenz der reduzierten mTOR-Aktivität ist die Funktion der Zellkraftwerke, der Mitochondrien, gestört. Diese Funktionsstörung macht sich in der Zelle durch oxidativen Stress bemerkbar; es sammeln sich hochreaktive Sauerstoffverbindungen an, die vielerlei Moleküle in der Zelle schädigen.

Defekte Kernkörperchen bewirken offenbar oxidativen Stress in der Zelle. Dies kann massive Zellschäden auslösen und eine wichtige Voraussetzung für die typischen Nervenschäden bei Parkinson darstellen. Gerade die dopaminproduzierenden Nervenzellen sind besonders empfindlich gegenüber oxidativem Stress.

Allerdings wissen die Forscher nicht sicher, ob der Schaden an den Kernkörperchen tatsächlich alleiniger Auslöser für die Neurodegeneration ist. Auf jeden Fall aber funktioniert das Kernkörperchen als Stress-Sensor, an dem man erkennen kann, dass die Zelle in Gefahr ist.

Quelle: Rieker, C., et al.: J. Neurosci. 2011;31(2):453– 460; DOI:10.1523/JNEUROSCI.0590-10.2011