Zusammenfassung: Forscher haben ein Protein identifiziert, das genutzt werden könnte, um Mikroglia im Gehirn dabei zu unterstützen, Alzheimer und andere neurodegenerative Erkrankungen abzuwehren.
Quelle: Die Unterhaltung
Viele neurodegenerative Erkrankungen oder Zustände, die aus dem Funktionsverlust oder dem Tod von Gehirnzellen resultieren, bleiben weitgehend unbehandelbar. Die meisten verfügbaren Behandlungen zielen nur auf einen der zahlreichen Prozesse ab, die zu Neurodegeneration führen können, was möglicherweise nicht dazu beiträgt, Krankheitssymptome oder -fortschritte vollständig zu bekämpfen, wenn überhaupt.
Aber was wäre, wenn Forscher die dem Gehirn innewohnenden Fähigkeiten nutzen würden, sich selbst zu reinigen und zu heilen? Meine Kollegen und ich im Lukens Lab an der University of Virginia glauben, dass das hirneigene Immunsystem der Schlüssel zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen sein könnte. In unserer Forschung haben wir ein Protein gefunden, das möglicherweise genutzt werden könnte, um den Immunzellen oder Mikroglia des Gehirns zu helfen, die Alzheimer-Krankheit abzuwehren.
Herausforderungen bei der Behandlung von Neurodegeneration
Keine verfügbaren Behandlungen für neurodegenerative Erkrankungen stoppen die fortschreitende Neurodegeneration und helfen gleichzeitig den betroffenen Bereichen im Körper zu heilen und sich zu erholen.
In Bezug auf fehlgeschlagene Behandlungen ist die Alzheimer-Krankheit vielleicht die berüchtigtste aller neurodegenerativen Erkrankungen. Alzheimer betrifft mehr als 1 von 9 Erwachsenen in den USA ab 65 Jahren und resultiert aus einer Hirnatrophie mit dem Tod von Neuronen und dem Verlust der Verbindungen zwischen ihnen. Diese Opfer tragen zum Gedächtnis- und kognitiven Verfall bei. Milliarden von Dollar wurden in die Erforschung von Alzheimer-Behandlungen gesteckt, aber fast jedes bisher getestete Medikament ist in klinischen Studien gescheitert.
Eine weitere häufige neurodegenerative Erkrankung, die verbesserter Behandlungsoptionen bedarf, ist Multiple Sklerose. Diese Autoimmunerkrankung wird durch Immunzellen verursacht, die die Schutzhülle von Neuronen angreifen, die als Myelin bekannt ist. Der Abbau von Myelin führt zu Kommunikationsschwierigkeiten zwischen Neuronen und ihren Verbindungen mit dem Rest des Körpers.
Gegenwärtige Behandlungen unterdrücken das Immunsystem und können potenziell schwächende Nebenwirkungen haben. Viele dieser Behandlungsoptionen gehen nicht auf die toxischen Wirkungen der Myelinreste ein, die sich im Nervensystem ansammeln und Zellen abtöten können.
Eine neue Grenze in der Behandlung von Neurodegeneration
Mikroglia sind Immunzellen, die sich als Gehirnzellen tarnen. Bei Mäusen stammen Mikroglia aus dem Dottersack eines Embryos und infiltrieren dann früh in der Entwicklung das Gehirn. Der Ursprung und die Migration von Mikroglia beim Menschen werden noch untersucht.
Mikroglia spielen eine wichtige Rolle für eine gesunde Gehirnfunktion. Wie andere Immunzellen reagieren Mikroglia schnell auf Krankheitserreger und Schäden. Sie helfen bei der Heilung von Verletzungen und der Heilung von erkranktem Gewebe und können auch eine aktive Rolle bei der Bekämpfung von Krankheitserregern übernehmen. Mikroglia können auch Gehirnentzündungen regulieren, ein normaler Teil der Immunantwort, der Schwellungen und Schäden verursachen kann, wenn er nicht kontrolliert wird.
Mikroglia unterstützen auch die Gesundheit anderer Gehirnzellen. Beispielsweise können sie Moleküle freisetzen, die die Resilienz fördern, wie das Protein BDNF, von dem bekannt ist, dass es für das Überleben und die Funktion von Neuronen von Vorteil ist.
Aber das Schlüsselmerkmal der Mikroglia sind ihre erstaunlichen Hausmeisterfähigkeiten. Von allen Gehirnzelltypen besitzen Mikroglia die hervorragende Fähigkeit, Schmutz im Gehirn zu beseitigen, einschließlich des beschädigten Myelins bei Multipler Sklerose, Stücken toter Zellen und Amyloid Beta, einem toxischen Protein, das ein Kennzeichen von Alzheimer ist. Sie erreichen dies, indem sie Trümmer in ihrer Umgebung verbrauchen und abbauen und den Müll, der sie und ihre Nachbarzellen umgibt, effektiv auffressen.
Angesichts der vielen wesentlichen Rollen, die Mikroglia für die Aufrechterhaltung der Gehirnfunktion spielen, besitzen diese Zellen möglicherweise die Fähigkeit, mehrere Arme von neurodegenerationsbedingter Dysfunktion anzugehen. Darüber hinaus sind Mikroglia als lebenslange Bewohner des Gehirns bereits in den besten Praktiken des Gehirnschutzes ausgebildet. Diese Faktoren versetzen die Mikroglia in die perfekte Position für Forscher, um ihre inhärenten Fähigkeiten zum Schutz vor Neurodegeneration zu nutzen.
Neue Daten sowohl in Tiermodellen als auch bei menschlichen Patienten weisen auf eine zuvor unterschätzte Rolle hin, die Mikroglia auch bei der Entwicklung neurodegenerativer Erkrankungen spielen. Viele genetische Risikofaktoren für Krankheiten wie Alzheimer und Multiple Sklerose sind eng mit einer abnormalen Mikrogliafunktion verbunden. Diese Ergebnisse stützen eine zunehmende Anzahl von Tierstudien, die darauf hindeuten, dass Störungen der Mikrogliafunktion zum Ausbruch und Schweregrad einer neurologischen Erkrankung beitragen können.
Dies wirft die nächste logische Frage auf: Wie können Forscher Mikroglia nutzen, um das Nervensystem vor Neurodegeneration zu schützen?
Die Magie der Mikroglia nutzen
In der jüngsten Studie unseres Labors haben wir uns auf ein entscheidendes Protein namens SYK konzentriert, das Mikroglia verwenden, um ihre Reaktion auf Neurodegeneration zu manipulieren.
Unsere Mitarbeiter fanden heraus, dass Mikroglia die Aktivität von SYK anwählen, wenn sie auf Ablagerungen in ihrer Umgebung treffen, wie z. B. Amyloid Beta bei Alzheimer oder Myelinablagerungen bei Multipler Sklerose. Als wir die SYK-Funktion in Mikroglia hemmten, stellten wir fest, dass sich in Alzheimer-Mausmodellen doppelt so viel Beta-Amyloid und in Multiple-Sklerose-Mausmodellen sechsmal so viele Myelintrümmer ansammelten.
Siehe auch
Die Blockierung der SYK-Funktion in der Mikroglia von Alzheimer-Mausmodellen verschlechterte auch die neuronale Gesundheit, was durch steigende Konzentrationen toxischer neuronaler Proteine und einen Anstieg der Anzahl sterbender Neuronen angezeigt wird. Dies korrelierte mit einem beschleunigten kognitiven Verfall, da die Mäuse einen räumlichen Gedächtnistest nicht lernten.
In ähnlicher Weise verschlimmerte die Beeinträchtigung von SYK in Multiple-Sklerose-Mausmodellen die motorische Dysfunktion und behinderte die Myelinreparatur. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Mikroglia SYK verwenden, um das Gehirn vor Neurodegeneration zu schützen.
Doch wie schützt SYK das Nervensystem vor Schädigung und Degeneration? Wir fanden heraus, dass Mikroglia SYK verwenden, um zu Trümmern im Gehirn zu wandern. Es hilft auch Mikroglia, diese Trümmer zu entfernen und zu zerstören, indem es andere Proteine stimuliert, die an Reinigungsprozessen beteiligt sind. Diese Jobs unterstützen die Idee, dass SYK Mikroglia hilft, das Gehirn zu schützen, indem es sie auffordert, giftige Materialien zu entfernen.
Schließlich wollten wir herausfinden, ob wir SYK nutzen könnten, um „Supermikroglia“ zu erzeugen, die helfen könnten, Trümmer zu beseitigen, bevor sie die Neurodegeneration verschlimmern. Als wir Mäusen ein Medikament gaben, das die SYK-Funktion verstärkte, stellten wir fest, dass Alzheimer-Mausmodelle eine Woche nach Verabreichung des Medikaments eine geringere Plaqueanhäufung in ihren Gehirnen aufwiesen. Dieser Befund weist auf das Potenzial hin, die Mikroglia-Aktivität zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit zu erhöhen.
Der Horizont der Mikroglia-Behandlungen
Zukünftige Studien werden notwendig sein, um zu sehen, ob die Schaffung einer Super-Mikroglia-Reinigungsmannschaft zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen für Menschen von Vorteil ist. Unsere Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass Mikroglia bereits eine Schlüsselrolle bei der Vorbeugung neurodegenerativer Erkrankungen spielen, indem sie helfen, Giftmüll im Nervensystem zu entfernen und die Heilung geschädigter Bereiche zu fördern.
Es ist jedoch möglich, zu viel des Guten zu haben. Eine übermäßige Entzündung, die durch Mikroglia ausgelöst wird, könnte eine neurologische Erkrankung verschlimmern. Wir glauben, dass die Ausstattung von Mikroglia mit den richtigen Anweisungen, um ihre nützlichen Funktionen auszuführen, ohne weiteren Schaden zu verursachen, eines Tages dazu beitragen könnte, neurodegenerative Erkrankungen zu behandeln und zu verhindern.
Finanzierung: Diese Arbeit wurde durch Mittel des NIH (1RF1AG071996-01, R01NS106383), der Alzheimer’s Association (ADSF-21-816651), des Cure Alzheimer’s Fund, der Owens Family Foundation und eines Wagner-Stipendiums unterstützt
Über dieses Immunsystem und Neuigkeiten aus der Neurodegenerationsforschung
Autor: Kristine Zengeler
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Kontakt: Kristine Zengeler – Das Gespräch
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