Nervensignale schützen Zellen unter oxidativem Stress
Wenn Zellen mit schädlichen Molekülen wie freien Radikalen konfrontiert werden, aktivieren sie normalerweise Schutzprogramme. Doch wer gibt das Signal? Neue Forschung an Fadenwürmern deutet auf das Nervensystem hin.
Oxidativer Stress entsteht, wenn Zellen mehr schädliche Moleküle – reaktive Sauerstoffspezies (ROS) – produzieren, als sie neutralisieren können. Er spielt sowohl beim Altern als auch bei neurodegenerativen Erkrankungen eine Rolle. Bislang war unklar, wie der Körper diese Reaktion als Ganzes koordiniert, also über das hinaus, was einzelne Zellen aus eigener Kraft bewältigen können.
Im Modellorganismus Caenorhabditis elegans (einem kleinen Fadenwurm, der in der Altersforschung weit verbreitet ist) stellten die Forschenden fest, dass Acetylcholin – ein Neurotransmitter, über den Nervenzellen miteinander kommunizieren – eine entscheidende Rolle beim Schutz des Gesamtorganismus spielt. Würmer ohne Acetylcholin waren gegenüber anhaltendem oxidativem Stress deutlich anfälliger als normale Würmer.
Ein muskarinischer Rezeptor als Schalter
Das Team identifizierte einen spezifischen Rezeptor: GAR-3, einen muskarinischen Acetylcholinrezeptor (eine Art von Rezeptor auf Zelloberflächen, der das Acetylcholinsignal aufnimmt). War dieser Rezeptor funktionslos, gelang es den Würmern unter Stress nicht, ihre Proteinabbauprozesse hochzuregeln. Das Proteasom – das zelluläre System, das beschädigte Proteine beseitigt – wurde nicht aktiviert. Diese Verbindung erwies sich als entscheidend: Ohne gesteigerten Proteinumsatz häufen sich geschädigte Proteine an, und die Zelle wird angreifbarer.
Als die Forschenden GAR-3 in Motoneuronen überexprimierten, überlebten die Würmer unter chronischem oxidativem Stress länger.
Bezug zu neurodegenerativen Erkrankungen
Die in eLife veröffentlichte Studie stellt einen Zusammenhang zwischen gestörter cholinerger Signalübertragung und erhöhter Anfälligkeit gegenüber oxidativen Schäden her. Das ist für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson relevant, bei denen sowohl der Verlust cholinerger Signale als auch oxidativer Stress eine Rolle spielen. Die Ergebnisse sind vorläufig und beschränken sich auf ein Tiermodell, bieten aber ein konkretes Angriffsziel für weitere Forschung dazu, wie das Nervensystem zelluläre Reparaturprozesse koordiniert.