Alzheimer: Phosphat macht Proteine schwer verdaulich

Bonner Wissenschaftler haben einen Mechanismus entdeckt, der die schädliche Anreicherung von Proteinablagerungen im Gehirn im Verlauf der Alzheimer Krankheit begünstigt. Der Abbau eines Peptides, das sich in den sogenannten Plaques anreichert, wird demnach durch die Anlagerung einer Phosphatgruppe gehemmt. Daraus könnten sich neue Therapie- und Diagnosemöglichkeiten ergeben, berichten die Forscher im „Journal of Biological Chemistry“.

Von Alzheimer sind meist Menschen über 65 Jahren betroffen. Mehr als 1,3 Millionen Deutsche leiden aktuell unter Demenzerkrankungen, die meisten davon sind auf die Alzheimer-Krankheit zurückzuführen. Bis 2050 wird sich die Zahl der Patienten nach Ansicht von Forschern vermutlich verdoppeln.

„Etliche Jahre bevor sich die ersten Alzheimer-Symptome bemerkbar machen, bilden sich im Gehirn bereits Plaques aus fehlerhaft gefalteten Beta-Amyloid-Peptiden“, sagt Professor Dr. Jochen Walter von der Universität Bonn. „Diese Ablagerungen beeinträchtigen die Funktion der Nervenzellen im Gehirn.“

Mikrogliazellen fressen schädliche Ablagerungen auf

Die Wissenschaftler von der Uniklinik für Neurologie und vom Institut für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Parasitologie untersuchten nun Mikrogliazellen der Maus. Diese Zellen übernehmen wichtige Funktionen bei der Beseitigung von schädlichen Molekülen im Gehirn. „Lagern sich im Gehirn von Alzheimer-Erkrankten die Beta-Amyloid-Peptide ab, werden die Mikrogliazellen aktiviert und fressen einen Teil der Ablagerungen wieder auf“, berichtet Walter.

Wie effektiv die Mikrogliazellen im Gehirn die schädlichen Beta-Amyloid-Peptide beseitigen, hängt davon ab, ob an diese zuvor Phosphatgruppen gebunden wurden. „Dann wird ein insulinabbauendes Enzyms blockiert, das für die Aktivität der Mikrogliazellen von großer Bedeutung ist“, sagt der Bonner Wissenschaftler. „Im Ergebnis sind Beta-Amyloid-Peptide mit Phosphatgruppe also viel schwerer verdaulich als ohne.“

Das hat nach Angaben der Forscher gleich eine zweifach schädliche Wirkung im Gehirn: Der Abbau der Beta-Amyloid-Peptide ist aufgrund der Phosphatgruppe deutlich reduziert, gleichzeitig verschlimmert das Phosphat auch noch deren Verklumpung. Beide Prozesse begünstigen somit die Bildung der Plaques, so die Wissenschaftler.

Untersuchen die Entstehung von schädlichen Ablagerungen im Gehirn: Prof. Dr. Jochen Walter (rechts) und Dr. Sathish Kumar (links) von der Klinik für Neurologie der Universität Bonn. © Volker Lannert / Uni Bonn

Phosphatgruppe blockiert Plaques-Abbau

Schon seit Längerem ist bekannt, dass das insulinabbauende Enzym auch die schädlichen Alzheimer-Peptide spaltet. „Das Neue ist, dass die Anknüpfung einer Phosphatgruppe diesen wichtigen Zersetzungsprozess blockiert“, erklärt Dr. Sathish Kumar. „Wir können diese Effekte nun auf ein einziges Enzym zurückführen.“ Bei Alzheimer-Patienten verfügen etwa 20 bis 30 Prozent der Peptide über eine Phosphatgruppe und sind damit im Gehirn schlechter zu beseitigen.

Die Wissenschaftler hoffen nun, dass sich aus diesen Erkenntnissen in Zukunft neue Therapieansätze für Alzheimer-Patienten ergeben könnten. „Das ist aber noch ein sehr weiter Weg“, sagt Walter. „Vielleicht ist es möglich, mit Antikörpern, die speziell an die Beta-Amyloid-Peptide mit Phosphatgruppe binden, die gefährlichen Peptide außer Gefecht zu setzen.“

Biomarker für den Alzheimer-Nachweis

Außerdem könnten diese Peptide mit Phosphatgruppe möglicherweise als Biomarker zum Nachweis der Alzheimer-Krankheit im Frühstadium dienen. „Wenn sich viele Phosphatgruppen an den Peptiden befinden, wäre dies ein Zeichen für ein erhöhtes Risiko, an Alzheimer zu erkranken“, erläutern die Bonner Wissenschaftler. (Journal of Biological Chemistry, 2012; DOI: 10.1074/jbc.M111.279133)

(Universität Bonn, 14.03.2012 – DLO)