Zu wenig Zucker bei schwerer Multipler Sklerose?

Forschende aus Berlin sind gemeinsam mit Kollegen aus den USA und Kanada auf ein Zuckermolekül gestoßen, dessen Konzentration im Blut von Patienten mit besonders schwerer Multipler Sklerose verringert ist. Diese Entdeckung könnte eine neue Therapieoption eröffnen.

Heutige Therapieansätze der Multiplen Sklerose (MS) gehen davon aus, dass ein fehlgesteuertes Immunsystem irrtümlich die Myelinschicht der Nervenzellen angreift. „Bei der progredienten MS kommt es zu vermehrten neurodegenerativen Prozessen. Dadurch sterben immer mehr Nervenzellen im Gehirn und im Rückenmark ab“, erläutert Dr. Alexander Brandt, Erstautor der jetzt in der Fachzeitschrift „JAMA Neurology“ veröffentlichten Studie. „Die genauen Ursachen für diese Variante der Erkrankung sind jedoch noch immer unbekannt.“

Nun hofft Brandt zusammen mit Prof. Friedemann Paul vom Experimental and Clinical Research Center (ECRC), einer gemeinsamen Einrichtung der Charité – Universitätsmedizin Berlin und des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC), sowie elf weiteren Forschenden aus Berlin, Irvine und Toronto, etwas mehr Licht ins Dunkel gebracht zu haben. Wie das Team in seiner Studie berichtet, könnte der Einfachzucker N-Acetylglucosamin, kurz GlcNAc genannt, eine wichtige Rolle bei der Entstehung der progredienten MS spielen. Im Organismus ist GlcNAc gemeinsam mit anderen Zuckermolekülen kettenartig an Proteine auf der Zelloberfläche gebunden. Dieser als Glykosylierung bekannte Mechanismus kontrolliert über eine Verzweigung dieser Zuckerketten diverse Zellfunktionen.

Das Zuckermolekül konnte als ein Biomarker dienen

„Wir haben 120 Probandinnen und Probanden aus Irvine untersucht und konnten zeigen, dass bei dieser besonders schweren Form der Erkrankung deutlich geringere Konzentrationen an N-Acetylglucosamin im Blutserum vorliegen als bei gesunden Menschen oder Patientinnen und Patienten mit schubförmiger MS“, sagt Brandt. Zum Zeitpunkt der Untersuchungen leitete der Mediziner das „Translational Neuroimaging Laboratory“ in Pauls Arbeitsgruppe für Klinische Neuroimmunologie der Charité. Inzwischen ist Brandt als Dozent für Neurologie zur School of Medicine der University of California in Irvine (UCI) gewechselt, bleibt der Charité aber weiterhin als Gastwissenschaftler erhalten.

„In einer weiteren Untersuchung von 180 Patientinnen und Patienten mit schubförmiger oder progredienter MS aus Berlin haben wir zudem festgestellt, dass niedrige Serumspiegel von GlcNAc mit einem progressiven Krankheitsverlauf, klinischer Behinderung und Neurodegeneration assoziiert sind“, ergänzt der korrespondierende Autor der Studie, Prof. Michael Demetriou von der UC Irvine. „Dies eröffnet neue potenzielle Wege, um Erkrankte mit einem erhöhten Risiko für einen progredienten Verlauf frühzeitig zu identifizieren und ihre Therapie entsprechend anzupassen.“

Therapiestudien am Menschen sind in Planung

Bereits im Herbst 2020 hatten Brandt, Demetriou und weitere Forschende um Dr. Michael Sy von der UC Irvine im „Journal of Biological Chemistry“ berichtet, dass sie GlcNAc säugenden Mäusen verabreicht hatten. Die Tiere gaben den Zucker, der übrigens auch in der menschlichen Muttermilch enthalten ist, an ihre Nachkommen weiter. Dies stimulierte die primäre Myelinisierung der Nervenzellausläufer bei den Jungtieren. „In den Mäuseexperimenten konnten wir zudem beobachten, dass N-Acetylglucosamin die Vorläuferzellen des Myelins aktiviert und auf diese Weise sowohl die primäre Myelinisierung als auch die Reparatur von beschädigtem Myelin fördert“, sagt Brandt.

Die Forschenden hoffen daher, dass sich GlcNAc nicht nur als Biomarker für die progrediente MS eignet, sondern darüber hinaus eine neue Therapieoption eröffnen könnte. „Unsere Hoffnung ist es, dass wir mit GlcNAc und der verbundenen Glykosylierung die Myelinreparatur fördern und so die Neurodegeneration verringern“, sagt Brandt. In einer ersten, gerade abgeschlossenen, aber noch unveröffentlichten Phase-I-Studie mit rund 30 Probanden haben die Wissenschaftler untersucht, ob eine Einnahme von GlcNAc in bestimmten Dosierungen sicher ist. Sollte sich dieses bestätigen, hofft das Forschungsteam, in weiteren Studien mögliche Effekte als MS-Therapie untersuchen zu können.

Originalpublikation:
Brandt A et. al. Association of a Marker of N-Acetylglucosamine With Progressive Multiple Sclerosis and Neurodegeneration. JAMA Neurol 2021 May 10;e211116.