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Knäule entwirren - Herausforderung Alzheimerforschung

Wiesbaden/Ludwigshafen (ots) - Der Aufbau des Gehirns ist mit einem Autobahnnetz vergleichbar, das Informationen auf dem schnellsten Weg von A nach B bringt. Alzheimer hemmt diesen Verkehrsfluss Stück für Stück bis hin zum Kollaps des gesamten Systems. Forscher sind seit einem Jahrhundert damit beschäftigt, diesen Prozess zu verstehen.

Auch 110 Jahre nach der Entdeckung von Alzheimer durch den deutschen Psychiater Alois Alzheimer gibt die neurodegenerative Erkrankung Wissenschaftlern immer noch Rätsel auf. Obwohl rund 1,2 Millionen Menschen in Deutschland an dieser Form der Demenz erkrankt sind, kann Alzheimer heute weder verhindert noch geheilt werden. Die derzeit verfügbaren Therapien sind palliativ: Mit ihnen kann die Verschlechterung der Symptome vorübergehend verlangsamt werden. Dadurch kann sich die Lebensqualität der Patienten und der Angehörigen verbessern, die sich in der Pflege um sie kümmern.

Schätzungen zufolge lebten 2015 weltweit etwa 47 Millionen Menschen mit einer Demenz. Das schwerwiegendste Symptom ist ein massiv verschlechtertes Denk- und Erinnerungsvermögen, das nicht mit dem normalen Alterungsprozess in Zusammenhang steht. Alzheimer ist die häufigste Form einer Demenzerkrankung, mit ihr leben circa 60 bis 70 Prozent aller Betroffenen.

Bildung von Plaque und Faserbündeln

Forscher gehen heute davon aus, dass zwei Proteine eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Alzheimer spielen. Zum einen das Beta-Amyloid-Peptid, das im Gehirn Ablagerungen, sogenannte Plaques, bildet. Peptide sind organische Verbindungen zwischen Aminosäuren. Zum anderen das Tau-Protein, das wesentlich an der Bildung von Neurofibrillenbündeln beteiligt ist.

Die Rolle von Beta-Amyloid und dessen anormale Ansammlung bei der Alzheimer-Erkrankung wurde seit den 1970er Jahren eingehend erforscht, beispielsweise von Wissenschaftlern wie Konrad Beyreuther, David Holtzman, M.D., Chairman, Bereich Neurologie der Washington University in St. Louis, Missouri. Man nahm an, dass durch die Ansammlung von Beta-Amyloid überlebenswichtige Prozesse für Zellen unterbrochen werden. In einem gesunden Gehirn kann sich Beta-Amyloid nicht ansammeln, da es regelmäßig abgebaut wird.

Einige Forscher gingen schon damals davon aus, dass Ansammlungen des Tau-Proteins ebenfalls eine Rolle bei den Gedächtnisstörungen spielen könnten. Dennoch haben sich Wissenschaftler erst deutlich später auf die Frage konzentriert, ob das Tau-Protein nicht nur eine der Ursachen von Alzheimer ist, sondern auch einen Ansatz zur Behandlung der Erkrankung bietet. Bei Tau handelt es sich wie bei Beta-Amyloid um ein natürlich im Gehirn vorkommendes Protein. Seine Funktion ist es, Nervenzellen dabei zu unterstützen, ihre Form zu bewahren. Darüber hinaus ermöglicht es zelluläre Transportvorgänge über sogenannte Microtubuli, die "Autobahnen" im Gehirn.

"Wir gehen davon aus, dass bei Alzheimer die Tau-Proteine, die eigentlich eine wichtige Rolle bei der Weiterleitung von Informationen durch Nervenzellen im Gehirn spielen, aus dem Gleichgewicht geraten", erklärt PD Dr. Alfred Hahn, Forschungsleiter Neurologie bei AbbVie in Ludwigshafen. "Das Tau-Protein bindet dann nicht mehr nur an Microtubuli, sondern löst sich vermehrt ab und beginnt sich falsch zu falten, häuft sich an und bildet faserige Strukturen. Dies resultiert in einer Blockade der "Autobahnen" im Gehirn und kann letztendlich zum Absterben der Nervenzellen führen. Dieser Prozess breitet sich von Hirnareal zu Hirnareal aus, bis die gesamte Großhirnrinde betroffen ist." Die entstehenden Knäuel werden als Neurofibrillenbündel bezeichnet.

In diesem Video beschreibt Alfred Hahn die Symptome der Alzheimer-Erkrankung und seine persönliche Motivation bei der Forschung: https://youtu.be/b8lrXjqJpNk

Die anormale Anhäufung von Beta-Amyloid und Tau wird als entscheidende Ursache für die Blockade der Kommunikation zwischen Nervenzellen gesehen. So werden Prozesse, die für die Zellen überlebenswichtig sind, unterbrochen - es ist nur noch nicht klar, auf welche Weise.

"Tau beginnt sich in Arealen des Gehirns abzulagern, die für unser Erinnerungsvermögen und räumliches Gedächtnis verantwortlich sind", erläutert Alfred Hahn. "Sobald diese Regionen betroffen sind, äußern sich die ersten klinischen Symptome von Alzheimer: Vergesslichkeit und Orientierungslosigkeit."

Die Forscher verstehen die Zusammenhänge zwischen Beta-Amyloid, Tau und Alzheimer immer besser: "Die Forschungsgemeinschaft kommt den Prozessen, die dieser pathologischen Struktur von Tau zugrunde liegen, allmählich auf die Schliche und ist auf dem besten Weg aufzudecken, wie sich das Protein ausbreitet, Fasern und lösliche Oligomere bildet und welche Beziehung zu Beta-Amyloid besteht", so Hahn weiter. "Wenn wir diese Prozesse noch besser verstehen, können wir auch neue Behandlungsansätze entdecken."

Was kommt als nächstes?

Die Forschergemeinschaft - darunter auch AbbVie in Zusammenarbeit mit externen Forschungseinrichtungen und Partnern - sucht aktuell nach Wegen, Tau in frühen Phasen der Alzheimer-Erkrankung daran zu hindern, Neurofibrillen zu bilden und sich im Gehirn auszubreiten. In Deutschland hat AbbVie beispielsweise in Kooperation mit BioMed X ein fünfköpfiges Forscherteam zusammengestellt, das im Kampf gegen das Vergessen speziell an Tau-Proteinen forscht.

"Wissenschaftliche Entdeckungen passieren nicht isoliert im stillen Kämmerlein, insbesondere bei einem so komplexen Feld wie Alzheimer", weiß Hahn. "Daher sind Partnerschaften so entscheidend für uns, um Wissen und Expertise auszutauschen. Sie bedeuten auch, dass wir mit Hochdruck daran arbeiten, Patienten und ihren Familien zu helfen."

Risikopatienten erkennen

Obwohl Alzheimer immer besser verstanden wird, ist es weiterhin eine Herausforderung zu erkennen, welche Menschen ein erhöhtes Risiko für Alzheimer haben. Daher hat Dr. Holtzman gemeinsam mit seinem Kollegen Randall Bateman, M.D., Professor für Neurologie an der Washington University, einen Test zur Alzheimer-Früherkennung entwickelt, der über das Unternehmen C2N Diagonstics angeboten wird. Hierbei werden Biomarker - also Indikatoren - der Alzheimer-Erkrankung identifiziert. Der Test trägt den Namen "Stable Isotope Labeling Kinetics" (SILK[TM]) und könnte Ärzten dabei helfen, Menschen mit einem Risiko für Alzheimer frühzeitig zu identifizieren und bei Bedarf mit dem Krankheitsmanagement zu beginnen.

"Patienten mit frühen Anzeichen einer Alzheimer-Erkrankung - oder sogar Menschen ohne erkennbare Anzeichen - könnten von dieser Screening-Maßnahme profitieren. Sie könnte es uns ermöglichen, zu beobachten, was im Gehirn vor sich geht", erklärt Dr. Holtzman. "Sollte ein solcher Test funktionieren, könnte man einen genaueren Test entwickeln, der Beta-Amyloid-Ablagerungen im Gehirn mittels eines bildgebenden Verfahrens nachweist."

AbbVie ist Teil eines Konsortiums aus Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen, die mit C2N an der Weiterentwicklung dieser Technologie zusammenarbeiten.

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