Überschüssiges Kalzium kann die Entwicklung von Parkinson beeinflussen

Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass ein Überschuss an Kalzium in Gehirnzellen zur Bildung toxischer Proteincluster führen kann, die die Parkinson-Krankheit charakterisieren.

Die Parkinson-Krankheit ist eine von mehreren neurodegenerativen Erkrankungen, die verursacht werden, wenn sich natürlich vorkommende Proteine ​​in die falsche Form falten und mit anderen Proteinen zusammenhalten.

Die Proteine ​​wiederum bilden schließlich dünne filamentartige Strukturen, die Amyloidfibrillen genannt werden. Diese Amyloidablagerungen von aggregiertem Alpha-Synuclein, auch als Lewy-Körper bekannt, sind das Zeichen der Parkinson-Krankheit.

Ein internationales Team unter der Leitung der Universität von Cambridge fand heraus, dass Kalzium die Wechselwirkung zwischen kleinen Membranstrukturen innerhalb der Nervenenden und dem mit der Parkinson-Krankheit verbundenen Protein beeinflussen kann.

Die Nervenenden sind wichtig für die neuronale Signalübertragung im Gehirn und die Entwicklung von Alpha-Synuclein. Übermäßige Mengen an Kalzium oder Alpha-Synuclein können die Kettenreaktion auslösen, die zum Tod von Gehirnzellen führt.

Die Ergebnisse sind ein weiterer Schritt, um zu verstehen, wie und warum Menschen Parkinson entwickeln. Auf Bevölkerungsebene leidet derzeit etwa jeder 350. Erwachsene an dieser Krankheit.

Die Studienergebnisse erscheinen in der Zeitschrift Naturkommunikation.

Seltsamerweise war bisher nicht klar, was Alpha-Synuclein tatsächlich in der Zelle tut, warum es dort ist und was es tun soll. Die Forscher verstehen nun, dass Alpha-Synuclein an verschiedenen Prozessen beteiligt ist, wie dem reibungslosen Fluss chemischer Signale im Gehirn und der Bewegung von Molekülen in und aus Nervenenden, aber genau, wie es sich verhält, ist unklar.

"Alpha-Synuclein ist ein sehr kleines Protein mit sehr geringer Struktur, und es muss mit anderen Proteinen oder Strukturen interagieren, um funktionsfähig zu werden, was das Studium schwierig gemacht hat", sagte die leitende Autorin Dr. Gabriele Kaminski Schierle.

Dank hochauflösender Mikroskopietechniken ist es jetzt möglich, in Zellen zu schauen, um das Verhalten von Alpha-Synuclein zu beobachten. Zu diesem Zweck isolierten Kaminski Schierle und ihre Kollegen synaptische Vesikel, die Teil der Nervenzellen sind, in denen die Neurotransmitter gespeichert sind, die Signale von einer Nervenzelle zur anderen senden.

In Neuronen spielt Kalzium eine Rolle bei der Freisetzung von Neurotransmittern.

Die Forscher beobachteten, dass das Alpha-Synuclein an mehreren Stellen an synaptische Vesikel bindet, wenn die Calciumspiegel in der Nervenzelle ansteigen, beispielsweise bei neuronalen Signalen, wodurch die Vesikel zusammenkommen.

Dies könnte darauf hinweisen, dass die normale Rolle von Alpha-Synuclein darin besteht, die chemische Übertragung von Informationen über Nervenzellen zu unterstützen.

"Dies ist das erste Mal, dass wir sehen, dass Kalzium die Art und Weise beeinflusst, wie Alpha-Synuclein mit synaptischen Vesikeln interagiert", sagte Dr. Janin Lautenschlger, der Erstautor des Papiers.

„Wir denken, dass Alpha-Synuclein fast wie ein Kalziumsensor ist. In Gegenwart von Kalzium verändert es seine Struktur und die Art und Weise, wie es mit seiner Umgebung interagiert, was für seine normale Funktion wahrscheinlich sehr wichtig ist. “

"Es gibt ein feines Gleichgewicht zwischen Kalzium und Alpha-Synuclein in der Zelle, und wenn zu viel von dem einen oder anderen vorhanden ist, wird das Gleichgewicht gekippt und die Aggregation beginnt, was zur Parkinson-Krankheit führt", sagte Co-Erstautor Dr. Amberley Stephens.

Das Ungleichgewicht kann durch eine genetische Verdoppelung der Menge an Alpha-Synuclein (Genduplikation), durch eine altersbedingte Verlangsamung des Abbaus von überschüssigem Protein, durch einen erhöhten Kalziumspiegel in Neuronen, die gegenüber Parkinson empfindlich sind, oder durch eine Störung verursacht werden assoziierter Mangel an Calciumpufferkapazität in diesen Neuronen.

Das Verständnis der Rolle von Alpha-Synuclein bei normalen oder pathologischen Prozessen kann bei der Entwicklung neuer Therapien für die Parkinson-Krankheit hilfreich sein. Eine Möglichkeit besteht darin, dass Medikamentenkandidaten, die entwickelt wurden, um Kalzium zu blockieren, beispielsweise zur Verwendung bei Herzerkrankungen, auch Potenzial gegen die Parkinson-Krankheit haben könnten.

Quelle: Universität von Cambridge