Neues Behandlungsziel für Alzheimer

Es wurde ein neuer Zusammenhang zwischen dem Kurzzeitgedächtnis und einem Protein namens Beta-Arrestin festgestellt, das einen neuen Weg zur therapeutischen Behandlung neurologischer Erkrankungen, insbesondere der Alzheimer-Krankheit, einschlagen könnte. Die Entdeckung wurde von biomedizinischen Wissenschaftlern an der University of California, Riverside, gemacht.

Dies ist die erste Studie, die Beta-Arrestin mit Alzheimer, Lernen und Gedächtnis in Verbindung gebracht hat.

Beta-Arrestin wird in verschiedenen Körperzellen exprimiert, einschließlich dem Hippocampus, einem Bereich des Gehirns, der mit dem Lernen und der Bildung von Kurzzeitgedächtnissen verbunden ist. Beta-Arrestin ist eines von vielen „Gerüstproteinen“ - Proteinen, die Neuronenverbindungen unterstützen. Es wurde gezeigt, dass das Fehlen von Beta-Arrestin das normale Lernen bei Mäusen beeinträchtigt.

Im Hippocampus bilden sich weiterhin neue Verbindungen, sogenannte Synapsen, zwischen Neuronen. Wenn das Gehirn etwas Neues lernt, werden Verbindungen hergestellt und einige alte durch einen Prozess gestärkt, der als Langzeitpotenzierung (LTP) bekannt ist.

Da das Gehirn jedoch nur eine begrenzte Kapazität hat, müssen andere alte Verbindungen durch einen Prozess namens Langzeitdepression (LTD) getrennt werden, damit sich neue Synapsen bilden.

Beta-Arrestin stellt die Plastizität von synaptischen Verbindungen und LTD sicher, indem es das „Aktin-Zytoskelett“ reguliert, ein Netzwerk von Proteinen, das das „Rückgrat“ von Neuronen formt und dabei hilft, neue synaptische Verbindungen zu bilden und alte zu zerlegen.

"Bei einigen pathologischen Zuständen wie der Alzheimer-Krankheit geht der Verlust der alten synaptischen Verbindungen weit über die Bildung neuer hinaus, was insgesamt zum Verlust von Synapsen und zum Verlust des Kurzzeitgedächtnisses führt", sagte Iryna M. Ethell, Professorin für biomedizinische Wissenschaften und der Hauptautor des Forschungspapiers.

„Unsere Arbeit an Mäusen zeigt, dass dieser Verlust von Synapsen verhindert wird, wenn Beta-Arrestin aus Neuronen entfernt wird. Wir wissen aber auch, dass Beta-Arrestin für normales Lernen und Gedächtnis erforderlich ist. Daher muss ein feines Gleichgewicht hergestellt werden. Dieses Gleichgewicht könnte in Zukunft leicht durch Arzneimittel erreicht werden. “

Beta-Arrestin kann als Energie dargestellt werden, die einem Puppenspieler (Aktin-Zytoskelett) verabreicht wird, der die Saiten einer Puppe kontrolliert (interneuronale Verbindung), erklärt Ethell. Damit eine Person etwas lernen kann, muss der Puppenspieler die Saiten in einer bestimmten Reihenfolge bewegen.

Bei Patienten mit Alzheimer wird diese Energieversorgung jedoch überaktiviert und die Fäden werden ungeordnet gezogen, was dazu führt, dass die Fäden gerissen werden (Synapsenverlust) und die Puppen zusammenbrechen. Obwohl die Entfernung von Beta-Arrestin diesen Zusammenbruch vermeiden würde, würde ein vollständiger Verlust des Proteins zu keiner Bewegung der Puppen führen (kein Lernen im Gehirn).

"Eine selektive Abstimmung der Beta-Arrestin-Aktivität ist daher erforderlich, um die Zerlegung der Synapse teilweise zu reduzieren", sagte Crystal G. Pontrello, Erstautor des Forschungspapiers und Postdoktorand in Ethells Labor. "Was Sie im Idealfall wollen, ist die Beseitigung nur einiger nicht verwendeter alter synaptischer Verbindungen, so dass Platz für neue Verbindungen besteht."

Die Forschung ist in der veröffentlichtVerfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.

Quelle: Universität von Kalifornien-Riverside