Stoffwechselstörung im Zusammenhang mit spät einsetzender Alzheimer-Krankheit

Neue Forschungsergebnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen einer gestörten Energieerzeugung und der Entwicklung der spät einsetzenden Alzheimer-Krankheit (LOAD) hin.

Forscher des McLean Hospital und der Harvard Medical School glauben, dass ihre Ergebnisse die Hypothese stützen, dass eine Beeinträchtigung mehrerer interagierender Komponenten des bioenergetischen Stoffwechsels die Hauptursache für die Alzheimer-Krankheit (AD) sein könnte.

Das Forschungsteam unter der Leitung von Kai C. Sonntag, Ph.D., und Bruce M. Cohen, Ph.D., behauptet, dass die metabolische Verbindung mehrere Auswirkungen auf das Verständnis und die Entwicklung potenzieller therapeutischer Interventionen bei LOAD hat.

"Unsere Ergebnisse stützen die Hypothese, dass eine Beeinträchtigung mehrerer interagierender Komponenten des bioenergetischen Stoffwechsels ein Schlüsselmechanismus sein könnte, der dem Risiko und der Pathophysiologie dieser verheerenden Krankheit zugrunde liegt und dazu beiträgt", sagte Sonntag. Sonntag ist Associate Stammzellforscher am McLean Hospital und Assistenzprofessor für Psychiatrie an der Harvard Medical School.

Seit drei Jahrzehnten wird angenommen, dass die Anreicherung kleiner toxischer Moleküle im Gehirn, Amyloid Beta oder kurz Aβ genannt, für die Entwicklung der Alzheimer-Krankheit (AD) von zentraler Bedeutung ist.

Starke Beweise kamen aus der Untersuchung familiärer oder früh einsetzender Formen von AD (EOAD), die etwa fünf Prozent der AD-Patienten betreffen und Assoziationen mit Mutationen aufweisen, die zu ungewöhnlich hohen Spiegeln oder einer abnormalen Verarbeitung von Aβ im Gehirn führen.

Die „Aβ-Hypothese“ reichte jedoch nicht aus, um die pathologischen Veränderungen der häufigeren Belastung zu erklären, von der mehr als fünf Millionen Senioren in den USA betroffen sind.

"Da die spät einsetzende Alzheimer-Krankheit eine Alterskrankheit ist, können viele physiologische Veränderungen mit dem Alter zum Risiko für die Krankheit beitragen, einschließlich Veränderungen der Bioenergetik und des Stoffwechsels", sagte Cohen, Direktor des Programms für neuropsychiatrische Forschung am McLean Hospital und am Robertson-. Steele Professor für Psychiatrie an der Harvard Medical School.

„Bioenergetik ist die Produktion, Nutzung und der Austausch von Energie innerhalb und zwischen Zellen oder Organen und der Umwelt. Es ist seit langem bekannt, dass bioenergetische Veränderungen mit zunehmendem Alter auftreten und den gesamten Körper betreffen, vor allem aber das Gehirn mit seinem hohen Energiebedarf. “

Laut Sonntag und Cohen war weniger klar, welche Veränderungen in der Bioenergetik zugrunde liegen und welche eine Folge von Alterung und Krankheit sind.

In ihrer Studie analysierten Sonntag und Cohen die bioenergetischen Profile von LOAD-Patienten und gesunden Kontrollpersonen als Funktion von Alter und Krankheit.

Die Wissenschaftler entdeckten, dass die LOAD-Patienten einen Mangel im Bereich einer Zelle namens Mitochondrien hatten, einer kritischen Zellkomponente, die für die Energieerzeugung in der Zelle verantwortlich ist. Aufgrund dieses Defizits müssen sich die Zellen anderen Energiequellen wie der glykolytischen Aktivität zuwenden, um die Energieversorgung aufrechtzuerhalten.

"Diese Reaktion weist auf ein Versagen der Mitochondrien hin und entspricht dem aktuellen Wissen, dass alternde Zellen zunehmend unter oxidativem Stress leiden, der ihre mitochondriale Energieproduktion beeinträchtigt", sagte Sonntag.

Cohen fügte hinzu, dass das Versagen der Mitochondrienfunktion im gesamten Körper besonders schädlich sein könnte, da die Nervenzellen des Gehirns fast ausschließlich auf Energie aus Mitochondrien beruhen.

Die Ergebnisse der Studie knüpfen an Ergebnisse anderer Studien an, wonach die Abnahme energiebezogener Moleküle Merkmale des normalen Alterns sind. Der Vorschlag ist, dass Anomalien in Prozessen, an denen diese Moleküle beteiligt sind, auch ein Faktor bei neurodegenerativen Erkrankungen wie LOAD sein können.

Ob die Modulation dieser Verbindungen den Alterungsprozess verlangsamen und das Einsetzen von LOAD verhindern oder verzögern könnte, ist unbekannt. Derzeit laufen jedoch mehrere klinische Studien, um diese Möglichkeit zu testen. Andere Änderungen gelten nur für AD, und auch diese können Interventionsziele sein.

Obwohl diese Ergebnisse von Bedeutung sind, betonen die Autoren des Papiers, dass die Pathogenese von LOAD multifaktoriell ist, wobei die Bioenergetik ein Teil der Risikobestimmung ist, und stellen fest, dass die untersuchten Hautfibroblasten nicht der primäre Zelltyp sind, der von LOAD betroffen ist.

"Da bioenergetische Veränderungen körperweit sind, können Beobachtungen an Fibroblasten auch für Gehirnzellen relevant sein", sagte Sonntag.

"Tatsächlich können metabolische Veränderungen wie eine verminderte Glukoseaufnahme und Insulin / IGF-1-Resistenz dem Zusammenhang zwischen verschiedenen Altersstörungen wie Typ-II-Diabetes und AD zugrunde liegen."

Sonntag und Cohen befinden sich bereits in der Nacharbeit, um diese bioenergetischen Merkmale in Nervenzellen des Gehirns zu untersuchen. Es ist die Hoffnung der Gruppe, dass die Ergebnisse dieser Studien weitere Einblicke in die Rolle der Bioenergetik bei der LOAD-Pathogenese liefern und neue Ziele für Interventionen bieten - sowohl Prävention als auch Behandlung.

Quelle: McLean Hospital