06:31 21 September 2020
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    Forschern der russischen Universität Tjumen ist es in Zusammenarbeit mit ihren Kollegen aus Singapur gelungen, das System der biologischen Reinigung der Neuronen zur Wiederherstellung des Gedächtnisses zu regulieren.

    Den Experten zufolge könnte dies bei der Alzheimer-Behandlung helfen. Die Ergebnisse ihrer Studie wurden im Fachmagazin "FASEB" veröffentlicht.

    Bei Alzheimer handelt es sich um eine unumkehrbare Gedächtnisstörung, wobei Verbindungen zwischen Nervenzellen allmählich zerstört werden. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) gab es 2019 etwa 50 Millionen demenzkranke Menschen weltweit, und bei 60 bis 70 Prozent von ihnen ließ sich die Demenz auf Alzheimer zurückführen. Alzheimer-Patienten haben Probleme mit der Lösung selbst von einfachsten Aufgaben im Alltag, können beispielsweise nicht mehr Auto fahren, Essen zubereiten oder Rechnungen bezahlen.

    Wissenschaftlern zufolge gibt es aktuell keine Methoden, um Alzheimer zu verhindern bzw. zu heilen. Angesichts dessen ist es enorm wichtig, nach neuen, effizienten Behandlungsmethoden zu suchen.

    Gemeinsam mit dem weltweit bekannten Professor Sajikumar Sreedharan von der Nationalen Universität Singapur führten die russischen Forscher ein Experiment zur Manipulierung mit dem System der Kontrolle der Neuronenqualität – dem sogenannten „Ubiquitin-Proteasom-System“ – durch, in dessen Rahmen bei Tiermodellen mit Alzheimer das Gedächtnis wiederhergestellt wurde.

    Den Forschern zufolge produzieren Neuronen beim Stoffwechsel und anderen biologischen Prozessen permanent biologische Abfälle und brauchen deshalb ein stabiles System, das diese Abfälle entfernen würde. Falls die Neuronen nicht von den Abfällen befreit werden, sammeln sie sich an und werden giftig, was zu Problemen bei der Hirnarbeit führen kann.

    Als einer der wichtigsten „Verarbeiter“ der von Neuronen produzierten Abfälle gilt Proteasom – ein Multiproteinkomplex, der unnötige bzw. defekte Proteine entfernt. Das Ubiquitin-Proteasom-System ist ein äußerst wichtiger Mechanismus zur Kontrolle der Zellqualität. Im Grunde ist das ein „Betrieb zum Recycling von biologischen Produkten“, damit diese erneut eingesetzt werden und neue Proteine produzieren können.

    Wenn es mit dem Ubiquitin-Proteasom-System Probleme gibt, verwandeln sich Neuronen quasi in „Mülltonnen“, und die Bilanz zwischen neu synthetisierten (dem Gedächtnis) und abgenutzten Proteinen, die für die Entstehung von neuen längerfristigen Erinnerungen nötig ist, geht verloren. Es entsteht ein Defizit an Gedächtnisproteinen, was seinerseits zum Verlust der Nervenverbindungen (zum synaptischen Ausfall) führt. Ursprünglich beginnt diese Beschädigung im Hippocampus – dem Teil des Gehirns, der für die Entstehung von neuen Erinnerungen wichtig ist. Je nach dem Ableben der Neuronen werden immer neue Gehirnfragmente beschädigt.

    Die Autoren der neuen Studie behaupten, dass man den Verfall der Gedächtnisproteine mit Inhibitoren des Ubiquitin-Proteasom-Systems blockieren und dadurch den Gedächtnisverlust bei Alzheimer verhindern kann.

    Den Forschern sind Manipulationen mit anomaler Regelung der Gedächtnisproteine gelungen, wobei sie die Arbeit des  Ubiquitin-Proteasom-Systems blockieren konnten, das die Gedächtnisproteine falsch entfernt hatte. Das führte zur Ansammlung von Gedächtnisproteinen in Alzheimer-getroffenen Neuronen, damit der Gedächtnisverlust umgekehrt werden könnte. Die Experten entdeckten, dass für die Wiederherstellung des Langzeitgedächtnisses PKMzeta zuständig ist, ein wichtiges Gedächtnisprotein im Hippocampus.

    Die Ergebnisse der Studie sind ihren Autoren zufolge einmalig, denn die Wiederherstellung des Gedächtnisses wurde auf verschiedenen Ebenen bestätigt. Davon zeugten beispielsweise das Neuronen-Niveau, das biochemische Niveau und das Verhaltensmodell von Alzheimer-kranken Mäusen.

    „Zwecks Wiederherstellung des Langzeitgedächtnisses und Beseitigung des Gedächtnisverlustes bei Alzheimer setzten wir zwei populäre Inhibitoren des Ubiquitin-Proteasom-Systems (Lactacistine und MG132) ein. Wir erreichten das, indem wir die Homöostase der Gedächtnisproteine regelten“, sagte ein Mitarbeiter der Schule für prospektive Studien (SAS) bei der Universität Tjumen, Krishna Kumar.

    Nach seinen Worten lassen diese Studienergebnisse hoffen, dass eine Behandlung auf Basis der Proteasom-Inhibitoren hilfreich bei der Behandlung von Gedächtnisverlusten, unter anderem bei Alzheimer, sein könnte. 

    „Das Labor unseres Kollegen, des Professors Sajikumar Sreedharan von der Nationalen Universität von Singapur, war eines der ersten Labore, die die Neurophysiologie des assoziativen Gedächtnisses unter dem Namen ‚synaptische Markierung und Griff‘ zeigten. Wir arbeiten in der SAS weiterhin an diesem Neuronenmechanismus, um unterschiedliches sozialpolitisches Benehmen der Menschen zu erklären“, ergänzte der Forscher.

    Die eingesetzten Ubiquitin-Proteasom-Inhibitoren sind zur Krebsbehandlung geeignet und haben bei einer gewissen Konzentration vermutlich keine Nebeneffekte. Sollte bei weiteren präklinischen bzw. klinischen Experimenten ihre Effizienz auch gegen Alzheimer bestätigt werden, könnte diese Arznei Millionen Menschenleben retten, glauben die Forscher.

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    Tags:
    Russland, Forschung, Alzheimer