Wissenschaftler der Universität zu Köln haben einen neuen Mechanismus entdeckt, der die Autophagie in Gehirnzellen von Mäusen schützt. Diese Erkenntnisse, die im Rahmen einer Studie veröffentlicht wurden, könnten therapeutische Ansätze für neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer ermöglichen. Die Forschung wurde vom Exzellenzcluster für Alternsforschung CECAD unter der Leitung von Professor Dr. Natalia Kononenko durchgeführt und in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Metabolism“ veröffentlicht.

Autophagie ist ein zellulärer Recyclingprozess, der beschädigte Zellbestandteile abbaut. Sie spielt eine wesentliche Rolle beim Schutz von Nervenzellen, indem sie hilft, toxische Substanzen wie Proteinaggregate zu eliminieren, die mit Erkrankungen wie Alzheimer in Verbindung gebracht werden. Dysregulation der Autophagie ist ein Kernaspekt vieler neurodegenerativer Erkrankungen, wie vom National Center for Biotechnology Information (NCBI) berichtet, wo festgestellt wurde, dass Alzheimer eine Hauptursache für Demenz darstellt und mit der Anhäufung von Amyloid-beta sowie neurofibrillären Tangles im Gehirn verbunden ist.

Der Schlüssel: das Protein ATG5

In der aktuellen Studie konnte das Team um Professor Kononenko zeigen, dass das Protein ATG5 entscheidend für das Überleben von Nervenzellen ist, da es den Glukosestoffwechsel im Gehirn reguliert. Die Forscher entdeckten, dass ATG5 zelluläre Abfälle recycle und die Anhäufung des Glukosetransporters 2 (GLUT-2) auf der Zelloberfläche verhindert. Diese Regulierung ist wichtig, um die Glykolyse in Purkinje-Zellen, die für motorische Koordination verantwortlich sind, niedrig zu halten und damit Stoffwechselstörungen entgegenzuwirken.

In experimentellen Versuchen, in denen Mäuse ohne ATG5 untersucht wurden, führten erhöhte Glukoseaufnahme und veränderte glykolytische Aktivitäten zu einer Produktion giftiger Stoffwechselnebenprodukte und zum Absterben der Purkinje-Zellen. Diese Ergebnisse verdeutlichen die Bedeutung der Autophagie für die Gesundheit des Kleinhirns und fordern weitere Untersuchungen, um zu klären, wie dieser Mechanismus auch bei Menschen funktioniert.

Autophagie im Kontext neurodegenerativer Erkrankungen

Die Probleme mit der Autophagie sind nicht nur für Mäuse relevant; sie spiegeln ähnliche Mechanismen in Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson wider. Neurodegenerative Erkrankungen sind bedeutende Gesundheitsprobleme, die durch eine Ansammlung schädlicher Proteine und die Dysfunktion von Mitochondrien gekennzeichnet sind. Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Balance zwischen Autophagie und lysosomaler Funktion möglicherweise die Ursache dieser Erkrankungen sein könnte. Weitere Studien haben bereits Anzeichen dafür gefunden, dass die Werte des ATG5-ATG12-Komplexes bei Alzheimer-Patienten erhöht sind, was den Komplex zu einem potenziellen Biomarker für das Risiko von Alzheimer macht.

Weltweit sind Millionen von Menschen von Alzheimer betroffen, einer Erkrankung, die im Jahr 2016 etwa 5,2 Millionen Amerikaner und nahezu 50 Millionen Menschen weltweit erfasste. Verglichen mit kognitiv normalen Kontrollpersonen waren Plasma-ATG5-Werte signifikant erhöht bei Demenzpatienten, was darauf hindeutet, dass Veränderungen in diesen Werten einen wichtigen Hinweis auf das Voranschreiten der Erkrankung geben könnten.

Insgesamt zeigt die Forschung, dass die Förderung und das Verständnis der Autophagie maßgebliche Schritte in Richtung neuer therapeutischer Ansätze zur Bekämpfung von neurodegenerativen Krankheiten darstellen. Zukünftige Studien sollen untersuchen, wie Autophagie den Stoffwechsel bei neurodegenerativen Erkrankungen in Mäusen und Menschen reguliert und welche therapeutischen Möglichkeiten sich hieraus ergeben.

Mehr Informationen über diese Forschungsarbeiten sind in den Artikeln zu finden: Universität zu Köln, NCBI und Restorative Medicine.