Die metallischen Spuren könnten erklären, wie die Alzheimer-Krankheit das Gehirn schädigt.
Im Gehirn einer an Alzheimer erkrankten Person verklumpen Beta-Amyloid-Proteine zu Plaques (braun), während Klumpen von Tau-Proteinen Knäuel bilden (blau). Es wird angenommen, dass diese Strukturen die normale Gehirnfunktion stören.Bild: NIH Image Gallery/Wikimedia CommonsEine Gruppe von Wissenschaftlern sagt, dass sie im Gehirn von zwei Alzheimer-Patienten eine überraschende und möglicherweise sehr wichtige Entdeckung gemacht haben: Spuren einer bestimmten Form von Eisen und Kupfer tief in den Ablagerungen von Amyloid-Plaques, einem Schlüsselmarker der tödlichen Krankheit. Der Fund wirft weitere Fragen zur Entwicklung von Alzheimer auf und könnte eines Tages einen neuen Weg aufzeigen, die zugrunde liegende Dysfunktion, die sie verursacht, zu erkennen oder zu behandeln.
Eisen und Kupfer sind Elemente, die in winzigen Mengen im ganzen Körper vorkommen, auch im Gehirn. Sie können viele wichtige Funktionen erfüllen, z. B. als Teil von Enzymen, die für unsere gesunde Funktion entscheidend sind. Beide können unterschiedliche Oxidationsstufen aufweisen, wenn sie Teil einer Verbindung sind, was bedeutet, dass sie Elektronen verlieren oder aufnehmen. Da einige Formen dieser Elemente für uns gefährlich sein können und chemische Reaktionen auslösen, die Zellen schädigen, kann der Körper normalerweise gut regulieren, welche Arten von Eisen und Kupfer zu jedem Zeitpunkt in unserem System vorhanden sein sollten.
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Die Regulierung dieser Metalle scheint im Gehirn von Menschen mit Alzheimer jedoch nicht so gut zu funktionieren. Diejenigen mit der Störung entwickeln Ablagerungen von fehlgefaltetem Amyloid Beta und Tau, die als Plaques bzw. Tangles bezeichnet werden. Einige Hinweise deuten darauf hin, dass in diesen Plaques giftige Formen von Eisen und Kupfer gefunden werden können.
Um diesen möglichen Zusammenhang besser zu verstehen, haben Forscher in Großbritannien, Deutschland und den USA an einer neuen Studie zusammengearbeitet, die am Mittwoch in Science Advances veröffentlicht wurde. Sie analysierten mit einer Art Röntgenbildgebung die spezifische chemische Zusammensetzung von Plaques aus den Gehirnen zweier verstorbener Spender mit schwerer Alzheimer-Krankheit. Sie fanden dann elementare und metallische Nanopartikel von Eisen und Kupfer in den Kernen dieser Platten, was bedeutet, dass die Elemente keine Oxidation aufwiesen – keine Elektronen fehlten oder hinzugefügt wurden.
Obwohl von einigen Bakterien-, Pilz- und Pflanzenarten bekannt ist, dass sie diese Art von Metallen produzieren, ist es laut den Autoren das erste Mal, dass diese Art von Eisen und Kupfer in menschlichem Gewebe nachgewiesen wurde. Und es könnte helfen zu erklären, wie Plaques das Gehirn schädigen.
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„Die von uns beobachteten metallischen Formen von Eisen und Kupfer haben deutlich andere chemische und magnetische Eigenschaften als ihre weniger reaktiven Oxidformen, in denen Eisen und Kupfer überwiegend im menschlichen Körper gespeichert werden“, führt Seniorautor Neil Telling, Professor für biomedizinische Nanophysik an der Keele Universität in Großbritannien, teilte Gizmodo in einer E-Mail mit. „Die Oberflächen von metallischem Kupfer und Eisen sind sehr instabil und reagieren leicht mit ihrer Umgebung, wodurch die Gehirnzellen geschädigt werden können.“
Natürlich müssen potenzielle Entdeckungen wie diese von anderen Forschern weiter untersucht und validiert werden, bevor sie als wahr akzeptiert werden können. Auch wenn dies ein echter Fund ist, bleiben viele Fragen offen. Ob diese Metalle beispielsweise nur im Gehirn von Alzheimer-Patienten zu finden sind, ist noch nicht geklärt. Darüber hinaus ist ihr genauer Ursprung immer noch ein Rätsel, obwohl frühere Forschungen von Tellings Team und anderen darauf hindeuten, dass Amyloid-Plaques chemische Reaktionen auslösen können, die weniger reaktive Formen dieser Elemente in etwas Gefährlicheres umwandeln können. Einige Studien haben auch die Möglichkeit aufgeworfen, dass Amyloid-Plaques uns vor diesen toxischen Metallen schützen könnten, bemerkte Telling, sodass die Beziehung zwischen all diesen Faktoren komplizierter sein könnte, als wir denken.
Telling und sein Team planen auf jeden Fall, weiter nachzuforschen. Und sollte dieses Gebiet weiterhin vielversprechend sein, könnte es sehr gut zu neuen Richtungen beim Verständnis von Alzheimer und anderen neurologischen Erkrankungen führen, die mit Schurkenproteinen verbunden sind, wie z. B. der Parkinson-Krankheit.
„Diese Forschungsrichtung könnte letztendlich zu neuen Behandlungsmethoden führen, die sowohl auf Metalle als auch auf die derzeit in Betracht gezogenen Amyloidproteine abzielen“, sagte er. „Die Existenz von winzigen magnetischen Eisenpartikeln in Plaques könnte auch bei der Diagnose und der Überwachung des Krankheitsverlaufs helfen, da sie im Prinzip von MRT-Scannern erkannt werden könnten.“
Ed CaraPostsEmailTwitter
Geboren und aufgewachsen in NYC, berichtet Ed für Gizmodo über öffentliche Gesundheit, Krankheiten und seltsame Tierwissenschaften. Zuvor hat er für Atlantic, Vice, Pacific Standard und Undark Magazine berichtet.