Die Blut-Hirn-Schranke schirmt unser Gehirn vom Rest des Körpers ab und schützt es vor Giftstoffen und Krankheitserregern. Doch ihre Aufgaben reichen weit darüber hinaus: „Bisher wurde die Blut-Hirn-Schranke vor allem anhand dessen definiert, was sie zurückhält“, schreibt ein Team um Haoyue Zhou vom Gladstone-Institute of Neurological Disease in San Francisco. Dabei sorgt ein aktives Transportsystem an der Schnittstelle zwischen Gehirn und Körperkreislauf dafür, dass bestimmte Proteine aus unserem Körper ins Gehirn gelangen. „Das Ausmaß und die Funktion des physiologischen Proteintransports vom Blut ins Gehirn sind jedoch nach wie vor weitgehend unbekannt.“
Vom Blut ins Gehirn
Zhou und ihr Team haben nun in Versuchen mit Mäusen erstmals umfassend kartiert, welche körpereigenen Proteine die Blut-Hirn-Schranke überwinden. Dazu markierten sie sämtliche Proteine im Blut der Mäuse und werteten anschließend anhand von Schnittbildern des Gehirns aus, welche davon den Weg ins Denkorgan der Nager ankamen.
Das Ergebnis: Von 861 verfolgten Proteinen überwanden 92 die Blut-Hirn-Schranke. Viele davon stammten aus weit entfernten Teilen des Körpers, allen voran die Leber sowie das Fettgewebe und der Darm. Die Blut-Hirn-Schranke fungiert dabei als eine Art Torwächter, der mithilfe spezialisierter Rezeptoren bestimmte Plasmaproteine identifiziert und ins Gehirn transportiert. „Wir betrachten Blutproteine als Botenstoffe, die Signale aus entfernten Körperregionen übermitteln. Die Zellen der Blut-Hirn-Schranke lassen nur diejenigen ins Gehirn, die das Gehirn wirklich benötigt“, erklärt Zhou.
Postleitzahl-System auf Molekül-Ebene
Die ins Gehirn eingeschleusten Proteine werden dort an bestimmte Zelltypen weitergeleitet, wo sie jeweils eigene Aufgaben erfüllen. „Es ist wie ein molekulares Postleitzahlsystem, das jedem Protein hilft, sein vorgesehenes Ziel zu erreichen“, sagt Zhou. Beispielsweise wird das in der Leber gebildete Protein namens APOA1 vor allem von den Astrozyten aufgenommen, einem sternförmig verzweigten Zelltyp im Gehirn. Dort aktiviert das Protein einen Signalweg, der gesunde Verbindungen zwischen den Nervenzellen aufrechterhält.
Da dieser Signalweg eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Alzheimer spielt, untersuchten die Forschenden als nächstes, wie sich die Blut-Hirn-Schranke bei Mäusen verhält, die genetisch so verändert waren, dass sie eine Alzheimer-ähnliche Erkrankung entwickeln. Bekannt war bereits, dass die Blut-Hirn-Schranke im Verlauf der Alzheimer-Krankheit mit der Zeit schwächer wird und zunehmend schädliche Proteine ins Gehirn lässt. Doch Zhou und ihr Team stellten fest, dass bereits vorher ein anderes Problem auftritt: „Bevor die Schranke anfängt, schädliche Proteine ins Gehirn durchzulassen, lässt sie die nützlichen nicht mehr durch“, berichtet Zhou. „Die Versorgungslinie des Gehirns vom Körper aus beginnt zu versagen.“
Der gestörte Transport von APOA1 ins Gehirn ging bei den Mäusen mit einem Abbau neuronaler Verbindungen sowie mit alzheimertypischen Verhaltensänderungen einher. Sorgten die Forschenden dagegen dafür, dass die Leber der Mäuse zusätzliches APOA1 produzierte, sodass durch den erhöhten Spiegel im Blut zumindest etwas davon doch ins Gehirn gelangte, zeigten die Tiere weniger Anzeichen von Alzheimer im Gehirn und im Verhalten.
Ansätze für neue Alzheimer-Therapien
Aus Sicht der Forschenden liefert diese Erkenntnis einen neuen Ansatz für Therapien gegen die neurodegenerative Erkrankung: „Die Alzheimer-Krankheit beginnt möglicherweise nicht ausschließlich im Gehirn; sie könnte entstehen, wenn die Versorgungslinie des Gehirns aus dem Körper unterbrochen wird“, sagt Zhous Kollege Andrew Yang. „Wenn das zutrifft, könnten wir diese Krankheit möglicherweise von außerhalb des Gehirns bekämpfen, indem wir das wiederherstellen, was das Gehirn verloren hat.“
Die Ergebnisse könnten zudem dabei helfen, effizientere Transportwege für Medikamente ins Gehirn zu finden. „Wir verfügen nun über eine Karte der Proteine, die das Gehirn aus dem Körper benötigt, sowie des Transportsystems, das diese liefert“, sagt Yang. „Wir freuen uns darauf, diesen Entwurf in neue Therapien für Alzheimer umzusetzen, die von außen nach innen wirken, sowie in Shuttles der nächsten Generation für die Blut-Hirn-Schranke, um wirksame Medikamente ins Gehirn zu transportieren.“
Quelle: Haoyue Zhou (Gladstone-Institute of Neurological Disease, San Francisco, Kalifornien, USA) et al., Cell, doi: 10.1016/j.cell.2026.10.039
