Wie Demenz entsteht

Bonn. Entzündungsvorgänge treiben die Entwicklung neurodegenerativer Hirnerkrankungen voran und sind maßgeblich dafür verantwortlich, dass sich in den Nervenzellen Tau-Proteine anhäufen. Zu diesem Schluss kommt ein internationales Forscherteam unter Federführung des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) und der Universität Bonn (Nature 2019; 575: 669–673).

Die Befunde beruhen auf Studien an menschlichem Hirngewebe und weiteren Laboruntersuchungen. Im speziellen Fall von Alzheimer offenbaren die Ergebnisse eine bislang unbekannte Verbindung zwischen Aβ- und Tau-Pathologie, heißt es in einer Mitteilung des DZNE und der Universität Bonn.

Was passiert mit den Tau-Proteinen

Tau-Proteine stabilisieren für gewöhnlich das Gerüst der Nervenzelle. Doch bei der Alzheimer-Erkrankung, der Frontotemporalen Demenz (FTD) und anderen „Tauopathien“ werden diese Proteine chemisch verändert, sie lösen sich vom Zellskelett und verkleben miteinander. Die mechanische Stabilität kann dadurch soweit beeinträchtigt werden, dass die Zelle abstirbt. Die „Tau-Pathologie“ versetzt der Nervenzelle gewissermaßen den Todesstoß.

Die aktuelle Studie liefert nun neue Erkenntnisse darüber, warum sich die Tau-Proteine verwandeln. Eine treibende Kraft sind demnach Entzündungsprozesse, die vom Immunsystem des Gehirns ausgelöst werden. Eine zentrale Rolle spielt dabei das „NLRP3 Inflammasom“, ein Proteinkomplex, der in den Immunzellen des Gehirns angesiedelt ist. Es handelt sich um einen molekularen Schalter, der die Freisetzung entzündungsfördernder Substanzen auslösen kann. Für die aktuelle Studie untersuchten sie nun Gewebeproben aus den Gehirnen verstorbener FTD-Patienten, Zellkulturen von Hirnzellen und Mäuse mit Krankheitsmerkmalen, die für Alzheimer und FTD typisch sind.

Das Inflammasom beeinflusst insbesondere Enzyme, die eine sogenannte Hyperphosphorylierung der Tau-Proteine herbeiführen, stellten die Wissenschaftler fest. Diese chemische Veränderung bewirkt letztlich, dass sich die Proteine vom Zellgerüst abtrennen und verklumpen. Das gilt speziell für die Alzheimer-Erkrankung. Ein weiterer Akteur kommt dabei ins Spiel: „Amyloid-Beta“ (Aβ). Auch dieser Eiweißstoff sammelt sich bei Alzheimer im Gehirn an. Anders als bei den Tau-Proteinen geschieht dies jedoch nicht innerhalb, sondern zwischen den Nervenzellen. Außerdem beginnt die Ablagerung von Aβ schon in einer frühen Phase der Erkrankung, während die Aggregate aus Tau-Proteinen erst im späteren Verlauf auftreten.

Amyloid-Kaskaden-Hypothese unterstützt

In vorherigen Studien konnten Professor Michael Heneka, Direktor der Klinik für Neurodegenerative Erkrankungen und Gerontopsychiatrie der Universität Bonn und Arbeitsgruppenleiter am DZNE, und Kollegen nachweisen, dass das Inflammasom die Aggregation von Aβ fördern kann. Hier schließt sich nun der Kreis zu den jüngsten Befunden. „Unsere Ergebnisse stützen die Amyloid-Kaskaden-Hypothese für die Entwicklung der Alzheimer-Erkrankung. Demnach führen die Ablagerungen von Aβ letztlich zur Entstehung der Tau-Pathologie und damit zum Zelltod“, wird Heneka in der Mitteilung zitiert. „Unsere aktuelle Studie zeigt, dass das Inflammasom das entscheidende und bislang fehlende Bindeglied in dieser Reaktionskette ist, denn es vermittelt die Entwicklung von der Aβ- zur Tau-Pathologie. Es reicht gewissermaßen den Staffelstab weiter“.

Demzufolge aktivieren Ablagerungen von Aβ das Inflammasom. Infolgedessen wird einerseits die Entstehung weiterer Aβ-Ablagerungen gefördert. Anderseits kommt es zu chemischen Veränderungen an den Tau-Proteinen und zu deren Verklumpung. (eb)