Warum wird das Gehirn im Alter anfälliger für neurodegenerative Erkrankungen?

Wissenschaftler der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) und des Scripps Research Institute in Kalifornien, USA, erforschen in einem gemeinsamen Projekt die Rolle von microRNAs bei der Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer. Das Forschungsvorhaben wird von der US-amerikanischen Chan Zuckerberg Initiative gefördert.

Je älter die Menschen werden, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie degenerative Hirnerkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer entwickeln. Bisher ist jedoch unklar, welche Faktoren für das Absterben der Nervenzellen verantwortlich sind.

Ein Team von Forschenden um Dr. Eugenio F. Fornasiero, Arbeitsgruppenleiter am Institut für Neuro- und Sinnesphysiologie der Universitätsmedizin Göttingen (UMG), konnte in Kooperation mit Ass.-Prof. Giordano Lippi, Assoziierter Professor in der Abteilung Neurowissenschaften am Scripps Research Institute, USA, bereits in vorangegangenen Studien im Tiermodell zeigen, dass einige Proteine, die mit neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung stehen, im gealterten Gehirn nicht mehr so effizient ausgetauscht werden. Dieser mangelnde Austausch erhöht die Wahrscheinlichkeit für eine Anreicherung der Proteine in den Nervenzellen des Gehirns und mögliche Schäden auf molekularer Ebene. Dies passiert bereits, bevor die Krankheit in Erscheinung tritt.

Da die Proteinmengen im Gehirn aber insgesamt unverändert bleiben, müssen Mechanismen eine Rolle spielen, die mit einer gestörten Bildung, Faltung oder einem unzureichenden Abbau der Proteine in Zusammenhang stehen. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass microRNAs (miRNAs) die Herstellung und den Abbau bestimmter Proteine steuern. Die miRNAs sind wahrscheinlich entscheidend am Erhalt des Proteingleichgewichts in den Nervenzellen beteiligt. In älteren Gehirnen scheinen insbesondere die durch miRNAs regulierten Proteinen unzureichend erneuert zu werden, welches an einer Fehlsteuerung der miRNAs liegen könnte. Wenn die miRNAs nicht richtig funktionieren, kann das Gehirn anfälliger für Krankheiten werden.

Die Wissenschaftler wollen nun auf diesen Erkenntnissen aufbauen und in dem gemeinsamen Forschungsprojekt „A neurodegenerative duet: protein turnover and miRNAs“ (deutscher Titel: Ein neurodegeneratives Duett: Proteinumsatz und miRNAs) herausfinden, welche der miRNAs hauptsächlich an der Entstehung der Gehirnerkrankungen beteiligt sind. Die Labore von Fornasiero und Lippi haben hierzu eigens Instrumente entwickelt, um die miRNAs im Detail zu untersuchen und zu verstehen, wie sie den korrekten Austausch von Proteinen im Gehirn steuern. „Wir möchten mit diesen Untersuchungen mögliche Therapieansätze finden, um neurodegenerative Hirnerkrankungen frühzeitig zu erkennen und diese schneller behandeln oder vielleicht sogar verhindern zu können“, erklärt Fornasiero. Das Projekt wird von der US-amerikanischen Chan Zuckerberg Initiative gefördert.

Der Forschungsschwerpunkt an der UMG liegt auf der Untersuchung der Proteinstabilität im lebenden Organismus. Hierzu werden aktuell Proben gesammelt, in denen die miRNA-Funktion sowohl in jungen als auch in alten Gehirnen gestört ist. Ziel ist es, die grundlegende Rolle von miRNAs bei der Regulierung des Gleichgewichts zwischen Proteinproduktion und -abbau im Gehirn zu verstehen. Zudem sollen die Untersuchungen Erkenntnisse liefern, wie eine miRNA-Fehlsteuerung die Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen begünstigt.