Nervenzellen entsorgen Proteine auf ihre eigene Weise
Gehirnzellen beseitigen Abfallproteine anders als alle anderen Zellen im Körper. Ein neu entdecktes System ist direkt mit zentralen Merkmalen der Alzheimer-Krankheit verknüpft – und liefert Forschenden damit ein konkretes Angriffsziel für frühe Interventionen.
Jede Zelle produziert, nutzt und baut Proteine kontinuierlich ab. Versagt dieses Entsorgungssystem, häufen sich beschädigte oder fehlgefaltete Proteine an. Dieser Verlust der Proteinhomöostase (Proteostase) gehört zu den frühesten und grundlegendsten Prozessen beim Altern des Gehirns.
Nervenzellen verfügen offenbar über einen spezialisierten Mechanismus, der anderen Zelltypen fehlt. Er beruht auf einer Variante des Proteasoms, eines großen Proteinkomplexes, der als zelluläre Entsorgungsanlage fungiert. Dieses membrangebundene Proteasom ist in der äußeren Schicht der Nervenzelle verankert. Die Studie zeigt, dass dieses System gezielt an zentralen Merkmalen der Alzheimer-Krankheit beeinträchtigt ist.
Proteostase und Alzheimer
Bei Alzheimer akkumulieren zwei Arten von Proteinen: Amyloid-beta (Ablagerungen außerhalb der Zelle) und Tau (Ablagerungen innerhalb der Zelle). Beide gelten seit Langem als Krankheitsmarker. Neu ist der Befund, dass das membrangebundene Proteasom in Nervenzellen aktiv daran beteiligt ist, ob diese Proteine abgebaut oder angereichert werden. Ein gestörtes System begünstigt die Ablagerung.
Das ist auch für die Frage relevant, wann Alzheimer eigentlich beginnt. Die Proteinablagerungen entstehen Jahrzehnte vor den ersten Symptomen. Wenn das Entsorgungssystem bereits früh nachlässt, könnte das einer der ersten Schritte eines sehr langen Prozesses sein.
Bedeutung für das Altern
Mit zunehmendem Alter lässt die Proteasomkapazität in allen Zelltypen nach. In Nervenzellen, die sich – anders als viele andere Zellen – kaum erneuern, ist dieser Rückgang besonders folgenreich. Zellen ohne Selbsterneuerung sind vollständig auf ihre internen Abbaumechanismen angewiesen. Verschlechtern sich diese, häufen sich beschädigte Proteine unweigerlich an.
Die Identifizierung dieses nervenzellspezifischen Systems eröffnet ein neues therapeutisches Angriffsziel. Gelingt es, die Aktivität des membrangebundenen Proteasoms wiederherzustellen oder zu steigern, könnten beschädigte Proteine frühzeitiger beseitigt werden. Das könnte das Fortschreiten in Richtung Alzheimer verlangsamen und den Schweregrad der Erkrankung verringern.