Neueste Erkenntnisse aus der Alzheimerforschung

Foto: An Alzheimer erkrankte Patienten fühlen sich in ihrem Alltag oft ängstlich und verloren (Bild von Gerd Altmann/Pixabay).

Meine Großmutter ist 87 Jahre alt: Sie hat Alzheimer. Sie erkennt ihre Familie noch, aber abgesehen von einigen frühen Erinnerungen, ist sonst nicht mehr viel von ihrem Leben übrig. Meine Oma hat ihr Frühstück vergessen, sobald sie die Küche verlässt. Sie weiß nicht, was sie heute oder am Tag davor getan hat. Ich kann mir nicht vorstellen, wie es sich angefühlt haben muss, als sie zum ersten Mal den Verfall ihres eigenen Selbst gespürt hat. Oder wie es sich jetzt anfühlt, da in ihrem Kopf eine Leere herrscht. Ich weiß, dass sie oft traurig, verwirrt und manchmal ängstlich ist, weil sie im Leben nicht mehr zurechtkommt. Ich wünschte, ich könnte etwas für sie tun, aber bis heute gibt es kein Heilmittel.

Alzheimer ist eine Hirnkrankheit, bei der mit voranschreitendem Alter Gedächtnis und das allgemeine Denkvermögen stark nachlassen. Aktuell leiden weltweit rund 28 Millionen Menschen daran, doch wird, aufgrund der gesteigerten Lebenserwartung, in Zukunft mit mehr Betroffenen gerechnet. Eine Diagnose ist heutzutage oft erst in späten Stadien möglich, dann allerdings sind die Hirnschäden bereits weit vorgeschritten. Deshalb fokussieren Forscher ihre Arbeit aktuell sowohl auf die Früherkennung als auch auf die Heilung der Krankheit, oder zumindest darauf ihren Fortgang aufzuhalten 1.

Es fängt oft ganz harmlos an, mit einem verlegten Schlüssel oder dem Vergessen eines anstehenden Termins. Vergesslichkeit ist ab einem gewissen Alter normal, doch wenn noch mehr Symptome dazu kommen, kann dies eine Demenz bedeuten. Bei Betroffenen werden zum Beispiel auch immer mehr die Sprach-, Denk- und Problemlösefähigkeit beeinträchtigt (zusammengefasst als kognitive Fähigkeiten). Aber auch Veränderungen der Motorik, der emotionalen Lage und des Sozialverhaltens treten auf. Alzheimer ist eine Form der Demenz, bei der die Schäden des Gehirns auf Prozesse zurückzuführen sind, die direkt im Organ stattfinden 1.

Was passiert im Gehirn von Menschen, die an Alzheimer erkranken?

Ursache der Erkrankung sind bestimmte Proteine, die nicht mehr richtig funktionieren, weil sich ihre Struktur verändert. Im Allgemeinen bestehen Proteine aus langen Molekülketten, die einzelnen Glieder dieser Ketten sind Aminosäuren. Jede Aminosäurenkette wird in eine bestimmte Form gebracht, das nennt man in der Fachsprache falten. Die Eigenschaften von Proteinen, und damit ihre Aufgaben, hängen ganz stark davon ab, wie sie gefaltet sind. So wie man aus einem Blatt Papier ein Boot falten kann, was auf dem Wasser schwimmt, oder ein Flugzeug, was durch die Luft fliegt. Wenn man allerdings die Knicke falsch setzt, stürzt der Flieger ab. Und so können falsch gefaltete Proteine dem Gehirn schaden.

Das passiert bei Tau Proteinen, die eigentlich eine nützliche Funktion im Gehirn haben. Sie regulieren die Architektur des flexiblen Stützgewebes der einzelnen Hirnzellen. Damit ist dieses Organ elastisch und kann zu einem gewissen Grad formbar bleiben. Doch wenn Tau Proteine nicht richtig gefaltet werden, verlieren sie ihre eigentliche Funktion. Sie verbinden sich stattdessen zu großen Gebilden, die sich im Gehirn ablagern. Diese Ablagerungen werden Filamente genannt und werden als eine Ursache für Alzheimererkrankungen gesehen 2.

Abbildung 1: Synapsen von gesunden Menschen (links) und an Alzheimer erkrankten (rechts). Die β-Amyloid Plaques bilden sich an den Synapsen, welche mit der Zeit verkümmern. Die Tau Filamente lagern sich hingegen im Inneren der Neuronen ab (Grafik von Katrin Heidemeyer).

Weiterhin treten bei den an Alzheimer erkrankten Menschen Ablagerungen von so genannten β-Amyloid Peptiden auf. Das sind Bruchstücke von Proteinen, die ebenfalls große Gebilde formen und sich im Gehirn als so genannte Plaques anhäufen. Allerdings wird der Einfluss von Tau Filamenten auf die kognitiven Fähigkeiten als    größer angesehen, weshalb sich die Forschung mittlerweile eher auf diese fokussiert 3.

Ist eine Diagnose noch vor der Schädigung des Gehirns möglich?

Wissenschaftler suchen nach minimalinvasiven Methoden, mit denen die Krankheit sehr früh erkannt werden kann. Am besten bevor das Gehirn Schaden genommen hat. Ärzte können die Ablagerungen von Tau Proteinen im Gehirn über Färbemittel sichtbar machen.  Aber, die falsch gefalteten Proteine sind auch außerhalb des Gehirns zu finden. Denn sie werden als Abfallstoffe über die Blut-Hirn-Schranke abtransportiert. Darüber gelangen die Eiweiße aus dem Kopf in die Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit und können in dieser, nach einer Lumbalpunktion, festgestellt werden. Beide Methoden sind jedoch aufwendig und teuer und werden erst durchgeführt, wenn die kognitiven Fähigkeiten des Patienten bereits beeinträchtigt sind. Doch was wäre, wenn man die Krankheit erkennen könnte, noch bevor die ersten Probleme bemerkbar sind? Das ist über eine Blutprobe möglich, da die Proteine aus der Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit dorthin gelangen. Und in der Tat zeigen Studien, dass Menschen mit erhöhten Tau Werten im Blut in den Folgejahren ein um 76 % gesteigertes Risiko haben an Alzheimer zu erkranken. Ein prophylaktischer Test könnte ab einem gewissen Alter beim Hausarzt durchgeführt werden, um gegebenenfalls schnell Gegenmaßnahmen einzuleiten 4.

Eine Studie zeigte auch, dass erhöhte Tau Werte mit anderen Alzheimer-Risikofaktoren korrelieren. Dazu gehören Herzkreislauferkrankungen, das Geschlecht und der Bildungsstand. Denn Frauen haben ein höheres Risiko, genau wie weniger gebildete Menschen. Bei Probanden mit stark erhöhten Blut-Tau-Leveln ist die Wahrscheinlichkeit zu erkranken noch größer als bei denjenigen mit leicht erhöhten Werten. Aber nicht alle Menschen mit gesteigerten Werten erkranken an Alzheimer. Ein erster Blutbefund könnte dennoch als Anlass für einen Hirn-Scan sein und das wiederum eine sehr frühe Diagnose zulassen 4.

Abbildung 2: Der Querschnitt zeigt, wie ein gesundes (links) im Vergleich zu einem kranken Gehirn (rechts) aussieht. Zu Beginn lagern sich die Tau Filamente im Hippocampus und dem entorhinalen Kortex. Von diesen Arealen ausgehend breiten sie sich irgendwann im Gehirn aus. Es wird angenommen, dass man die Verschlimmerung der Krankheit verhindern kann, wenn man die Tau Ablagerungen frühzeitig bekämpft und eine Ausbreitung verhindert. Beide Bereiche des Organs schrumpfen durch die Krankheit stark. Der entorhi­­­nale Kortex kontrolliert Gedächtnis, Navigationsvermögen und Zeitgefühl währen der Hippocampus den Übergang von Erinnerungen vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis reguliert. Das diese Bereiche besonders betroffen sind, erklärt die Vergesslichkeit und motorische Einschränkung von Erkrankten (Grafik von Katrin Heidemeyer).

Wie die Lebensweise das Alzheimer-Risiko beeinflusst

Alzheimer wird schon lange mit Schlafmangel in Verbindung gebracht. Um das Ausmaß des Risikos bewerten zu können haben Forscher ihre Probanden eine komplette Nacht wachgehalten und die Tau Werte im Blut gemessen. Sie verglichen diese mit Werten der gleichen Probanden, nach einer erholsamen Nacht des Schlafens. Die Forscher fanden bei den meisten Teilnehmern gesteigerte Werte, wenn diese nicht schliefen 5.

Tau Proteine werden im Gehirn gebildet. Deshalb müssen sie von dort stammen, wenn sie im Blut zu finden sind. Die Forscher der Schlafstudie wollten wissen, ob die Moleküle abtransportiert wurden oder der Schlafmangel Hirnschäden verursacht, durch welche sie freigesetzt wurden. Deswegen untersuchten sie das Blut auch auf Marker für neuronale Schäden, fanden diese aber nicht. Das bedeutet, dass bei Schlafmangel mehr falsch gefaltete Taus entstehen. Und wahrscheinlich werden sie nur teilweise abtransportiert, der Rest wird sich als Filamente im Gehirn ablagern 5.

Das ist alarmierend, denn man hat solche Ablagerungen auch schon in den Gehirnen von Kindern und jungen Erwachsenen gefunden, die noch keinerlei Krankheitssymptome gezeigt hatten 2. Scheinbar baut sich die Krankheit über Jahrzehnte auf, bevor sie entdeckt wird. Ein Grund mehr für eine frühzeitige Analyse des eigenen Risikos. Denn der Lebensstil wird in vielerlei Hinsicht mit Alzheimer in Verbindung gebracht.

Neben den bereits genannten Faktoren bewirkt auch starker Alkoholkonsum einen Anstieg der Wahrscheinlichkeit an der Hirnkrankheit zu leiden, beziehungsweise beschleunigt die Verschlimmerung des Zustandes 6, 7. Natürlich ist es für jeden ratsam auf einen gesunden Lebensstil zu achten. Doch eine sehr frühe Diagnose des erhöhten Risikos könnte ein ganz anderer Anreiz sein, auf sich selbst zu achten und so den Fortschritt der Degeneration im Gehirn zu drosseln.

Welche Möglichkeiten zur Therapie gibt es?

Noch gibt es kein Heilmittel gegen Alzheimer, trotz intensiver Forschung. Die Entwicklung von Therapien fokussiert sich drauf, die Bildung der schädlichen Ablagerungen zu verhindern, beziehungsweise diese zu zerstören. Die meisten Ansätze basieren darauf, dass die Bildung von Antikörpern gegen die schädlichen Tau Proteine angeregt wird. Das kann man mit dem Funktionsprinzip einer Impfung vergleichen. Diese Methoden erfordern jedoch alle, dass gehirnfremde Stoffe in das Organ eingebracht werden. Es besteht dann auch noch eine kleine Restgefahr, dass die gesunden Proteine ebenfalls bekämpft werden. Was nicht ohne Risiko ist. Noch ist kein hinreichend funktionierendes Mittel gefunden. Viele sind aber schon in weit vorangeschrittenen Phasen der Zulassung, sodass zumindest die Schwere der Erkrankung bald gemildert werden könnte. Eine frühe Therapie ist besonders wichtig, da Tau Filamente in bestimmten Bereichen des Gehirns beginnen und sich dann langsam immer weiter ausbreiten (siehe Abbildung). Man vermutet eine Art „Ansteckung“, die, wenn frühzeitig unterbunden, den Fortschritt der Krankheit drastisch drosseln könnte 3.

Fazit

Es ist aktuell nicht abzusehen, wie lange es noch dauern wird, bis ein Mittel gefunden wurde, das den Ausbruch von Alzheimer verhindern kann. Ein Frühtest könnte allerdings helfen, geeignete Kandidaten für die Erprobung der Wirkweise von Medikamenten zu finden, die sich in sehr frühen Stadien der Erkrankung befinden. Denn das war bisher schwierig. Hausärzte könnten in Zukunft routinemäßige Frühtests durchführen und gegebenenfalls einen Hirnscan verordnen. Daraufhin könnten Ärzte vielleicht noch rechtzeitig mit einer Behandlung beginnen und ihre Patienten bezüglich Veränderungen des Lebensstils aufklären, welche den Krankheitsfortgang verlangsamen. Die Kombination der gebündelten Mühen der Alzheimerforschung wird dann auf lange Sicht hoffentlich dazu beitragen, dass die Diagnose Alzheimer nicht mehr den langsamen Zerfall des eigenen Selbst bedeutet.



Wichtige Quellen

  1. R. Mahlberg, H. Gutzmann (Hrsg.): Demenzerkrankungen erkennen, behandeln und versorgen. Deutscher Ärzte-Verlag, Köln 2012, ISBN 978-3-7691-0563-6.
  2. Braak, H., & Del Tredici, K. (2011). The pathological process underlying Alzheimer’s disease in individuals under thirty. Acta neuropathologica, 121(2), 171-181.
  3. Congdon, E. E., & Sigurdsson, E. M. (2018). Tau-targeting therapies for Alzheimer disease. Nature Reviews Neurology, 14(7), 399-415.
  4. Pase, M. P., Beiser, A. S., Himali, J. J., Satizabal, C. L., Aparicio, H. J., DeCarli, C., … & Seshadri, S. (2019). Assessment of plasma total tau level as a predictive biomarker for dementia and related endophenotypes. JAMA neurology, 76(5), 598-606.
  5. Benedict, C., Blennow, K., Zetterberg, H., & Cedernaes, J. (2020). Effects of acute sleep loss on diurnal plasma dynamics of CNS health biomarkers in young men. Neurology.
  6. Spiegel Gesundheit „Wie starkes trinken das Demenzrisiko erhöht“. Vom 22.02.2018 https://www.spiegel.de/gesundheit/diagnose/alkohol-wie-starkes-trinken-das-demenzrisiko-erhoeht-a-1194662.html
  7. Heymann, D., Stern, Y., Cosentino, S., Tatarina-Nulman, O., N Dorrejo, J., & Gu, Y. (2016). The association between alcohol use and the progression of Alzheimer’s disease. Current Alzheimer Research, 13(12), 1356-1362.

Published by Katrin Heidemeyer

Katrin Heidemeyer ist Doktorandin im Bereich Biochemie an der Wageningen University and Research. Durch ihre Arbeit möchte sie das Wissen über die Spezifität von Hormon-Signalen in Pflanzen erweitern. Da ihre Interessen über Pflanzenbiologie hinausreichen, schreibt sie in ihrer Freizeit über diverse Themen. Von Ernährung zu Psychologie, der Neugierde sind keine Grenzen gesetzt.

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