Bei der Parkinson-Krankheit sterben Dopamin produzierende Nervenzellen im Gehirn ab. Das führt zu einem Dopaminmangel, der das typische Muskelzittern verursacht. Trotz intensiver Forschung sind die Ursachen der Erkrankung nach wie vor nicht vollständig geklärt. Nun haben Forscher nachgewiesen, dass Kupferionen dazu beitragen, dass ein bestimmtes Protein im Gehirn, das sogenannte Alpha-Synuclein, verklumpt. Verklumpungen dieses Proteins wurden schon früher mit dem Absterben der Nervenzellen bei Parkinson in Verbindung gebracht. Die neuen Erkenntnisse könnten dabei helfen, Früherkennungs-Tests zu entwickeln. Zudem sind sie ein weiterer Schritt auf dem Weg zu einer ursächlichen Behandlung der Krankheit.
Parkinson ist nach Alzheimer die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung weltweit. Bisherige Therapieansätze zielen darauf, den Dopaminmangel im Gehirn durch Medikamente auszugleichen. In frühen Stadien können so die Symptome gemildert werden. Den fortschreitenden Abbau der Nervenzellen können die Medikamente jedoch nicht aufhalten. Eine ursächliche Behandlung ist bisher nicht möglich, weil die Ursachen von Parkinson noch nicht im Detail aufgeklärt sind. Schon länger vermuten Forscher, dass Umwelteinflüsse wie Pestizide zur Erkrankung beitragen. Auch das lebensnotwendige Spurenelement Kupfer wird als Einflussfaktor diskutiert.
Kupfer in Verdacht
Ein Team um Olena Synhaivska von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf in der Schweiz hat nun die Rolle von Kupfer bei der Entstehung von Parkinson genauer unter die Lupe genommen. Kupfer wird durch die Nahrung aufgenommen und erfüllt wichtige Funktionen im Zellstoffwechsel. Es spielt unter anderem eine wichtige Rolle für das Knochenwachstum, die Reizweiterleitung in Nervenzellen sowie die Hormonproduktion. Im Gehirn allerdings hat es eine zwiespältige Wirkung: In Bezug auf die Alzheimer-Krankheit wurde es bereits sowohl als Risiko- als auch als Schutzfaktor diskutiert, und auch an der Entstehung der Parkinsonkrankheit könnte es beteiligt sein.
Synhaivska und ihre Kollegen fokussierten sich auf Wechselwirkungen von Kupferionen mit dem Protein Alpha-Synuclein. Dieses Protein ist normalerweise wasserlöslich, liegt aber bei Parkinsonpatienten teilweise in einer abnormalen, verklumpten Form vor. Um herauszufinden, inwieweit Kupfer die Verklumpung von Alpha-Synuclein beeinflusst, stellten die Forscher das Protein zunächst künstlich her und beobachteten es im Reagenzglas. Mit Hilfe von Rasterkraftmikroskopie machten sie sichtbar, wie das Eiweiß im Laufe der zehntägigen Beobachtungszeit zunächst einzelne unlösliche Fäden formte, die schließlich zu einem dichten Netz verklumpten.
Verklumpung beschleunigt
In einem weiteren Versuchsansatz fügten die Forscher Kupferionen zu der Alpha-Synuclein-Lösung hinzu und beobachteten die Auswirkungen. „Hohe Dosen an Kupfer scheinen den Aggregationsprozess zu beschleunigen“, berichtet Synhaivskas Kollege Peter Nirmalraj. Zusätzlich zu den sich schneller ausbildenden Proteinfäden entdeckten die Forscher in der mit Kupfer versetzten Lösung eine weitere abnorme Form des Alpha-Synucleins: Bereits nach wenigen Stunden bildeten sich etwa sieben Nanometer kleine, ringförmige Gebilde. Diese sogenannten Oligomere wurden bereits früher mit Nervenzellschäden in Verbindung gebracht.
Da die Oligomer-Ringe ganz am Anfang der Umwandlung von gesundem Alpha-Synuclein zu krankhaften Verklumpungen entstehen, könnten sie als Ziel für neue Therapieansätze genutzt werden, hofft Nirmalraj. Zudem könnten die Erkenntnisse helfen, einen diagnostischen Test zu entwickeln, mit dem sich Parkinson bereits im Frühstadium erkennen lässt – etwa, wenn die ringförmige Variante von Alpha-Synuclein in Proben aus der Rückenmarksflüssigkeit nachgewiesen werden könnte.
Quelle: Olena Synhaivska (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, Schweiz) et al., ACS Chemical Neuroscience, doi: 10.1021/acschemneuro.2c00021
Wie Cannabinol den Schlaf fördert
