Immunzellen im Gehirn teilen sich die Arbeit auf
Bei Mutationen, die zu Parkinson-Erkrankung führen können, ist diese Kooperation beeinträchtigt
Veröffentlicht: 22.09.2021
Das Protein Alpha-Synuclein (abgekürzt aSyn) erfüllt in den Nervenzellen des Gehirns wichtige Aufgaben. Unter bestimmten Umständen können aSyn-Moleküle jedoch miteinander verklumpen und unlösliche Aggregate bilden. Diese schädigen die Neuronen; man findet sie zum Beispiel typischerweise im Gehirn von Parkinson-Erkrankten oder von Betroffenen mit Lewy-Körperchen-Demenz.
Die Immunzellen des Gehirns, die Mikrogliazellen, versuchen daher, die aSyn-Aggregate abzubauen und zu entsorgen. Dieser Prozess ist nicht nur zeitaufwändig; er kann auch dazu führen, dass die Mikrogliazellen selbst zugrunde gehen. „Wir haben nun einen Mechanismus identifiziert, der beide Probleme adressiert“, erklärt Prof. Dr. Michael Heneka. Der Wissenschaftler ist Direktor der Klinik für Neurodegenerative Erkrankungen und Gerontopsychiatrie am Universitätsklinikum Bonn und forscht dort sowie am DNZE zu neurodegenerativen Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer.
Neuron
Neuron/-/neuron
Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.
Lewy-Körperchen-Demenz
Lewy-Körperchen-Demenz/-/dementia with lewy bodies
Eine neurodegenerative Erkrankung, die der Alzheimer-Krankheit, aber auch der Parkinson-Krankheit stark ähnelt – sowohl in Bezug auf ihre Ursachen als auch auf die Symptome. Die namensgebenden Lewy-Körperchen entstehen dadurch, dass sich in den Nervenzellen von Großhirnrinde und Hirnstamm Eiweißreste einlagern, wodurch die entsprechenden Neurone in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Zusätzlich zu einer Einschränkung kognitiver Fähigkeiten treten bei der Lewy-Körperchen-Demenz oft auch Halluzinationen oder Depresionen auf sowie Veränderungen der Beweglichkeit wie bei der Parkinsonschen Erkrankung.
Neurodegeneration
Neurodegeneration/-/neurodegeneration
Sammelbegriff für Krankheiten, in deren Verlauf Nervenzellen sukzessive ihre Struktur oder Funktion verlieren, bis sie teilweise sogar daran zugrunde gehen. Vielfach sind falsch gefaltete Proteine der Auslöser – wie etwa bestimmte Formen der Eiweiße Beta-Amyloid und Tau im Falle von Alzheimer. Bei anderen Krankheiten, beispielsweise bei Parkinson oder Chorea Huntington, werden Proteine innerhalb der Neurone nicht richtig abgebaut. In der Folge lagern sich dort toxische Aggregate ab, was zu den jeweiligen Krankheitserscheinungen führt. Während Chorea Huntington eindeutig genetisch bedingt ist, scheint es bei Parkinson und Alzheimer allenfalls bestimmte Ausprägungsformen von Genen zu geben, welche ihre Entstehung begünstigen. Keine dieser neurodegenerativen Erkrankungen kann bisher geheilt werden.
Arbeitsteilung verhindert Überlastung
Demnach können sich die Mikrogliazellen spontan zusammenschließen, um der Gefahr besser Herr zu werden. Sie bilden dazu schlauchähnliche Fortsätze, die an benachbarte Mikrogliazellen andocken. Durch diese Verbindungen werden die aSyn-Aggregate dann unter den Partnern des Netzwerks verteilt. Ohne diese Arbeitsteilung müssten einzelne Immunzellen einen Hauptteil der Abbauarbeit schultern und würden überlastet.
Der Zusammenschluss verhindert das. Die Verbindungsschläuche erfüllen aber auch noch einen weiteren Zweck: Über sie können Mikrogliazellen ihre Nachbarn aufpäppeln, wenn diese zu stark in Bedrängnis oder gar in Lebensgefahr geraten. „Sie verschicken dann Mitochondrien an die Nachbarzellen, die gerade mit dem Abbau der Aggregate beschäftigt sind“, erklärt Henekas Mitarbeiterin Dr. Hannah Scheiblich. „Mitochondrien funktionieren wie kleine Kraftwerke; sie liefern den bedrängten Zellen also zusätzliche Energie.“
Bei bestimmten Mutationen, die sich gehäuft bei Parkinsonkranken finden, ist sowohl der Transport des aSyns als auch der Mitochondrien beeinträchtigt. Ähnliches trifft auch auf eine andere Erkrankung zu, bei der der Abbau von aSyn gestört ist: der Lewy-Körperchen-Demenz. Die Forschenden haben aus Blutproben von Betroffenen bestimmte Immunzellen isoliert, die Makrophagen. Diese lassen sich mit Hilfe spezifischer Steuerungsmoleküle in Mikroglia-ähnliche Zellen umwandeln. „Diese konnten sich im Labor zwar noch vernetzen. Der Transport von aSyn durch die Verbindungsschläuche war jedoch stark beeinträchtigt“, sagt Heneka, der auch Mitglied des Exzellenzclusters ImmunoSensation2 und des transdisziplinären Forschungsbereichs „Leben & Gesundheit“ ist.
Mitochondrien
Mitochondrien/-/mitochondria
Mitochondrien sind Organellen im Inneren einer Zelle, sie werden auch als „Kraftwerk“ der Zellen bezeichnet, da sie diese mit Energie versorgen. Sie haben eine eigene DNA, die nur über die Mutter vererbt wird.
Lewy-Körperchen-Demenz
Lewy-Körperchen-Demenz/-/dementia with lewy bodies
Eine neurodegenerative Erkrankung, die der Alzheimer-Krankheit, aber auch der Parkinson-Krankheit stark ähnelt – sowohl in Bezug auf ihre Ursachen als auch auf die Symptome. Die namensgebenden Lewy-Körperchen entstehen dadurch, dass sich in den Nervenzellen von Großhirnrinde und Hirnstamm Eiweißreste einlagern, wodurch die entsprechenden Neurone in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Zusätzlich zu einer Einschränkung kognitiver Fähigkeiten treten bei der Lewy-Körperchen-Demenz oft auch Halluzinationen oder Depresionen auf sowie Veränderungen der Beweglichkeit wie bei der Parkinsonschen Erkrankung.
Befund eröffnet womöglich neue therapeutische Perspektiven
Dass sich Mikrogliazellen zusammenschließen können, war bislang nicht bekannt. „Wir haben die Tür zu einem Feld aufgestoßen, das die Forschung sicher noch viele Jahre beschäftigen wird“, betont Heneka. Möglicherweise eröffnen sich damit mittelfristig auch neue therapeutische Perspektiven für neurologische Störungen wie Parkinson oder auch Demenz-Erkrankungen.
Originalpublikation
Hannah Scheiblich, Cira Dansokho, Dilek Mercan, Susanne V. Schmidt, Luc Bousset, Lena Wischhof, Frederik Eikens, Alexandru Odainic, Jasper Spitzer, Angelika Griep, Stephanie Schwartz, Daniele Bano, Eicke Latz, Ronald Melki und Michael T. Heneka: Microglia jointly degrade fibrillar alpha-synuclein cargo by distribution through tunneling nanotubes; Cell; DOI: 10.1016/j.cell.2021.09.007
