Bei der Parkinson-Krankheit sterben Nervenzellen, die im Gehirn Dopamin produzieren. Dadurch kommt es zu einem Dopaminmangel, der das typische Muskelzittern verursacht. Trotz intensiver Forschung sind die Ursachen der Erkrankung noch nicht vollständig geklärt. Forscher haben nun gezeigt, dass Kupferionen einem bestimmten Gehirnprotein namens Alpha-Synuclein helfen, sich zu verklumpen. Gruppen dieses Proteins wurden zuvor mit dem Absterben von Nervenzellen bei der Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht. Neue Erkenntnisse könnten bei der Entwicklung von Früherkennungstests helfen. Sie sind auch ein weiterer Schritt auf dem Weg zur kausalen Behandlung der Krankheit.
Parkinson ist nach Alzheimer die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung der Welt. Die oben genannten Therapieansätze zielen darauf ab, den Dopaminmangel im Gehirn medikamentös auszugleichen. In den frühen Stadien können die Symptome gelindert werden. Allerdings können Medikamente den fortschreitenden Abbau von Nervenzellen nicht aufhalten. Eine kausale Behandlung ist jedoch nicht möglich, da die Ursachen von Parkinson noch nicht im Detail geklärt sind. Forscher vermuten schon lange, dass Umwelteinflüsse wie Pestizide zu der Krankheit beitragen. Auch das lebenswichtige Spurenelement Kupfer ist als Einflussfaktor im Gespräch.
Verdacht auf Kupfer
Ein Team um Olena Synhaivska von der Eidgenössischen Versuchs- und Materialforschungsanstalt (EMPA) in Dübendorf, Schweiz, hat sich nun genauer mit der Rolle von Kupfer bei der Entstehung von Parkinson beschäftigt. Kupfer wird über die Nahrung aufgenommen und erfüllt wichtige Funktionen im Zellstoffwechsel. Es spielt unter anderem eine wichtige Rolle beim Knochenwachstum, der Reizweiterleitung an Nervenzellen und der Produktion von Hormonen. Im Gehirn wirkt es jedoch zwiespältig: In Bezug auf die Alzheimer-Krankheit wurde bereits von einem Risiko- und Schutzfaktor gesprochen, und es könnte auch an der Entstehung der Parkinson-Krankheit beteiligt sein.
Synhaivska und Kollegen konzentrierten sich auf die Wechselwirkungen von Kupferionen mit dem Alpha-Synuclein-Protein. Dieses Protein ist normalerweise wasserlöslich, liegt aber bei Parkinson-Patienten manchmal in einer anormal agglomerierten Form vor. Um herauszufinden, inwieweit Kupfer die Alpha-Synuclein-Agglomeration beeinflusst, stellten die Forscher das Protein zunächst künstlich her und beobachteten es im Reagenzglas. Mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie visualisierten sie, wie das Protein während der zehntägigen Beobachtungszeit zunächst einzelne unlösliche Fäden bildete, die sich schließlich zu einem dichten Netzwerk zusammenballten.
Beschleunigte Agglomeration
In einem anderen experimentellen Ansatz fügten die Forscher der Alpha-Synuclein-Lösung Kupferionen hinzu und beobachteten die Effekte. „Hohe Dosen von Kupfer scheinen den Aggregationsprozess zu beschleunigen“, berichtet Peter Nirmalraj, ein Kollege von Synhaivska. Neben den sich schneller bildenden Proteinfäden entdeckten die Forscher in der Kupfer-Mischlösung eine weitere abnorme Form von Alpha-Synuclein: Innerhalb weniger Stunden bildeten sich ringförmige Strukturen von sieben Nanometern Größe. Diese sogenannten Oligomere wurden bisher mit einer Schädigung von Nervenzellen in Verbindung gebracht.
Da Oligomerringe zu Beginn der Umwandlung von gesundem Alpha-Synuclein in kranke Gruppen gebildet werden, hofft Nirmalraj, dass sie als Angriffspunkt für neue Therapieansätze genutzt werden können. Darüber hinaus könnten die Erkenntnisse dazu beitragen, einen diagnostischen Test zu entwickeln, mit dem Parkinson im Frühstadium erkannt werden kann, beispielsweise wenn in Flüssigkeitsproben die ringförmige Variante von Alpha-Synuclein nachgewiesen werden könnte.
Quelle: Olena Synhaivska (Eidgenössische Materialforschungs- und -prüfungsanstalt, Schweiz) et al., ACS Chemical Neuroscience, doi: 10.1021 / acschemneuro.2c00021
© wissenschaft.de – Elena Bernard