Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Alzheimer: Zellulärer Mechanismus liefert Erklärungsmodell für den Abbau der Gedächtnisleistung

20.09.2016

Verlust von Zellkontakten beeinträchtigt Nervenzellen, die die Aktivität des Hippocampus kontrollieren

Bei Alzheimer kommt es zu Gedächtnisstörungen und Lernschwierigkeiten. Die Ursachen dafür sind bislang nur grob verstanden. Nun präsentieren Forscher des DZNE im Fachjournal „Neuron“ einen möglichen Mechanismus: Demnach werden durch den Verlust von Zellkontakten, die den Botenstoff Acetylcholin ausschütten, Nervenzellen in ihrer regulierenden Funktion beeinträchtigt.


Diese mikroskopische Aufnahme zeigt das neuronale Netzwerk des Hippocampus einschließlich sogenannter O-LM Interneurone (rot und gelb) und anderer Zelltypen. Die Lernschwierigkeiten, die bei einer Alzheimer-Erkrankung typischerweise auftreten, können möglicherweise durch eine gestörte Funktion der Interneurone hervorgerufen werden. So das Fazit der aktuellen Studie. Quelle: DZNE / Julia Steffen

Die betroffenen Interneurone wirken auf die Aktivität des Hippocampus – ein Hirnareal, das als Schaltzentrale des Gedächtnisses gilt. Die Studienergebnisse könnten den Weg bereiten für Medikamente, die alzheimertypische Gedächtnisstörungen besser als bisher behandeln.

Die Zellen des Gehirns sind zu einem Netzwerk verknüpft, über das unablässig Nervenimpulse zirkulieren. Unterschiedliche Hirnzellen müssen dafür in harmonischer Weise zusammenspielen. Denn während manche Hirnzellen Signale so weiterleiten, dass nachgeschaltete Zellen ebenfalls feuern, bremsen andere Zellen die Signalübertragung aus.

„Für gewöhnlich besteht eine fein austarierte Balance zwischen Erregung und Hemmung. Man vermutet, dass dieses Gleichgewicht bei Alzheimer aus dem Lot gerät“, sagt DZNE-Forscher Dr. Martin Fuhrmann. „Infolgedessen können Nervenzellen hyperaktiv werden. Dabei kommt es zu Entladungen, die epileptischen Zuständen ähneln. Der Hippocampus zählt zu den ersten Hirnregionen, die bei Alzheimer davon betroffen sind. Dort finden Lern- und Gedächtnisvorgänge statt.“

Inhibierende Zellen unter der Lupe

Für die aktuelle Studie untersuchten der Bonner Neurobiologe und seine Teamkollegen daher eine bestimmte Klasse von Nervenzellen – sogenannte O-LM Interneurone. Sie wirken regulierend auf andere Zellen des Hippocampus und sorgen dafür, die zelluläre Aktivität im Zaum zu halten. Diese hemmende Wirkung wird auch „Inhibition“ genannt.

Über die Rolle dieser Interneurone bei Alzheimer war bisher wenig bekannt. Die Forscher trainierten daher Mäuse – gesunde und solche, die alzheimertypische Symptome aufwiesen – darauf, eine bestimmte Umgebung wiederzuerkennen. Überdies untersuchten Fuhrmann und seine Kollegen, wie sich die Interneurone infolge der Lernaufgabe auf mikroskopischer Ebene veränderten.

Für gewöhnlich werden beim Lernen bestehende Verbindungen zwischen Nervenzellen angepasst und neue geknüpft. Solche Veränderungen beobachteten die Wissenschaftler auch an den Interneuronen der gesunden Mäuse. Bei den Tieren mit Merkmalen von Alzheimer war die zelluläre Verschaltung jedoch gestört, teils waren Nervenverbindungen verkümmert. Außerdem hatten sie Schwierigkeiten, ihre Trainingsumgebung zu erkennen.

Was war die Ursache der gestörten Verschaltung? Die Forscher fanden heraus, dass dieser Effekt durch den Verlust besonderer Zellkontakte ausgelöst wurde, die normalerweise bis an die Interneurone heranreichen. „Schon im Frühstadium von Alzheimer gehen sogenannte cholinerge Verbindungen zugrunde. Ihr Name rührt daher, dass sie für gewöhnlich den Botenstoff Acetylcholin freisetzen“, so Fuhrmann. „Manche dieser Verbindungen sind mit den Interneuronen verknüpft, die wir untersucht haben. Der Verlust dieser Kontakte wirkt sich unmittelbar auf die Interneurone aus. Ihre zelluläre Verdrahtung nimmt Schaden, was ihre Fähigkeit beeinträchtigt, andere Zellen zu inhibieren.“

Ergebnisse stützen die „cholinerge Hypothese“

Schon lange besteht die Vermutung, dass Gedächtnisstörungen bei Alzheimer auf den Verlust cholinerger Verbindungen zurückzuführen sind. Der Abbau dieser Zellkontakte führt zu einem Mangel an Acetylcholin. In der Therapie wird daher versucht, den Schwund des Botenstoffes mit Medikamenten aufzuhalten. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dieser Ansatz auf lange Sicht nicht erfolgreich ist. Nun könnte die aktuelle Studie dazu beitragen, den Zusammenhang von Acetylcholin und Gedächtnisleistung auf zellulärer Ebene genauer aufzuklären.

„Unsere Studie weist auf einen Mechanismus hin, der beim Menschen relevant sein könnte. Demnach beeinträchtigt der Verlust cholinerger Verbindungen die regulierende Wirkung von Interneuronen des Hippocampus. Und das geht zu Lasten der Gedächtnisleistung“, sagt Fuhrmann. „Wenn man in die Zukunft denkt, dann könnten diese Erkenntnisse vielleicht dazu beitragen, Medikamente zu entwickeln, mit denen sich durch Alzheimer hervorgerufene Gedächtnisstörungen effektiver behandeln lassen, als es heute möglich ist.“

Originalveröffentlichung
Dysfunction of somatostatin positive interneurons associated with memory deficits in an Alzheimer’s disease model.
Lena C. Schmid, Manuel Mittag, Stefanie Poll, Julia Steffen, Jens Wagner, Hans-Rüdiger Geis, Inna Schwarz, Boris Schmidt, Martin K. Schwarz, Stefan Remy und Martin Fuhrmann.
Neuron, DOI: 10.1016/j.neuron.2016.08.034

Kontakt
Dr. Marcus Neitzert
DZNE, Wissenschaftsredakteur
+49 (0) 228 / 43302-271
marcus.neitzert(at)dzne.de

Dr. Marcus Neitzert | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.dzne.de/ueber-uns/presse/meldungen/2016/pressemitteilung-nr-12.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Die Schurken der Schuppenflechte
20.11.2018 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Mit körpereigenem Protein Herpes bekämpfen
13.11.2018 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

Max-Planck-Forscher entdecken die Nanostruktur von molekularen Zügen und den Grund für reibungslosen Transport in den „Antennen der Zelle“

Eine Zelle bewegt sich ständig umher, tastet ihre Umgebung ab und sendet Signale an andere Zellen. Das ist wichtig, damit eine Zelle richtig funktionieren kann.

Im Focus: Nonstop Tranport of Cargo in Nanomachines

Max Planck researchers revel the nano-structure of molecular trains and the reason for smooth transport in cellular antennas.

Moving around, sensing the extracellular environment, and signaling to other cells are important for a cell to function properly. Responsible for those tasks...

Im Focus: InSight: Touchdown auf dem Mars

Am 26. November landet die NASA-Sonde InSight auf dem Mars. Erstmals wird sie die Stärke und Häufigkeit von Marsbeben messen.

Monatelanger Flug durchs All, flammender Abstieg durch die Reibungshitze der Atmosphäre und sanftes Aufsetzen auf der Oberfläche – siebenmal ist das Kunststück...

Im Focus: Weltweit erstmals Entstehung von chemischen Bindungen in Echtzeit beobachtet und simuliert

Einem Team von Physikern unter der Leitung von Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, Universität Paderborn, und Prof. Dr. Martin Wolf, Fritz-Haber-Institut Berlin, ist ein entscheidender Durchbruch gelungen: Sie haben weltweit zum ersten Mal und „in Echtzeit“ die Änderung der Elektronenstruktur während einer chemischen Reaktion beobachtet. Mithilfe umfangreicher Computersimulationen haben die Wissenschaftler die Ursachen und Mechanismen der Elektronenumverteilung aufgeklärt und visualisiert. Ihre Ergebnisse wurden nun in der renommierten, interdisziplinären Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

„Chemische Reaktionen sind durch die Bildung bzw. den Bruch chemischer Bindungen zwischen Atomen und den damit verbundenen Änderungen atomarer Abstände...

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz diskutiert digitale Innovationen für die öffentliche Verwaltung

19.11.2018 | Veranstaltungen

Naturkonstanten als Hauptdarsteller

19.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Für eine neue Generation organischer Leuchtdioden: Uni Bayreuth koordiniert EU-Forschungsnetzwerk

20.11.2018 | Förderungen Preise

Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

20.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie sich ein Kristall in Wasser löst

20.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics