Es wurde ein Zusammenhang zwischen mitochondrialer Dysfunktion und Alzheimer-Krankheit gefunden

Wissenschaftler des ASU-Banner-Forschungszentrums für neurodegenerative Erkrankungen und des Biodesign Bioenergy Center schlagen vor, dass die Reparatur beschädigter Gene, die mit der Mitochondrienfunktion verbunden sind, dazu beitragen wird, das Auftreten der Alzheimer-Krankheit zu stoppen.

Am 25. November 1901 wurde eine 51-jährige Frau in ein Frankfurter Krankenhaus eingeliefert, die eine bizarre Kombination von Symptomen aufwies. Ihr Verhalten war unvorhersehbar. Im Gesicht sind alle Anzeichen von Paranoia sowie auditive Halluzinationen, Orientierungslosigkeit im Raum und schwerwiegende Gedächtnisstörungen zu sehen. Als Antwort auf die Aufforderung, ihren Namen zu schreiben, zeigt sie "Mrs." an und verweilt dann auf der Seite, ohne sich an alles andere erinnern zu können. "Ich habe mich selbst verloren", wird sie zu ihrem Arzt sagen. Mit der Zeit wird sie vor ihrem Tod am 9. April 1906 in sich selbst isoliert sein.

Der tragische Fall von Augusta Deter wäre möglicherweise unter anderen medizinischen Unterlagen verloren gegangen, wenn ihr Arzt Alois Alzheimer ihren Gesundheitszustand nicht gründlich untersucht hätte. Darüber hinaus analysierte er das Gehirngewebe des Patienten nach dem Tod und fand offensichtliche Amyloid-Plaques sowie Anzeichen von neurofibrillären Verwicklungen. Augusta Deter war die erste Person, bei der Alzheimer diagnostiziert wurde.

Heute ist die Gesellschaft mit einer Alzheimer-Epidemie konfrontiert: Allein in den USA leiden etwa 5 Millionen Menschen daran. Nach den Prognosen von Analysten des Zentrums für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten wird diese Zahl bis Mitte des Jahrhunderts auf 14 Millionen ansteigen. Von der Liste der 10 häufigsten Krankheiten, die zum Tod führen, ist Alzheimer nach wie vor die einzige, die nicht verhindert, behandelt oder geheilt werden kann.

In ihrer Studie untersuchten Paul Coleman, Diego Mastroeni und ihre Kollegen von ASU-Banner und Biodesign die Rolle der Mitochondrien bei der Pathologie der Alzheimer-Krankheit. Mitochondrien fungieren als Energiezentren für Zellen und sind für Gesundheit und Krankheit von entscheidender Bedeutung. Die Arbeit von Wissenschaftlern basiert auf einer früheren Arbeit, in der Genmutationen, die die Mitochondrienfunktion beeinflussen, die angebliche Ursache für den Beginn und das Fortschreiten der Krankheit sind.

Mitochondrien - Membranorganoide, die in allen lebenden Organismen vorhanden sind - werden oft als Zellenergiestationen bezeichnet. Mit einem als oxidative Phosphorylierung (OXPHOS) bekannten Verfahren erzeugen sie den größten Teil der chemischen Energie einer Zelle in Form von Adenosintriphosphatoder ATP. Mitochondrien liefern nicht nur Energie für die Zelle, sondern sind auch an der Zelldifferenzierung und dem Zelltod sowie an ihrem Wachstum und der Aufrechterhaltung des Zellzyklus beteiligt.

Die Struktur der Mitochondrien

Mitochondrien unterscheiden sich von anderen Organellen der Zelle darin, dass sie ihre eigene DNA haben . Es unterscheidet sich von dem im Zellkern enthaltenen. Dies wird durch die mitochondriale Evolution ermöglicht. Diese Organoide stammten von frei lebenden Bakterien, die vor etwa 2 Milliarden Jahren andere Zellen „besiedelten“. Diese Endosymbionten (Organismen, die in einem anderen Organismus leben und ihm Vorteile bringen) haben den größten Teil ihrer natürlichen Struktur verloren, behalten jedoch ihre eigene DNA bei.

Da Mitochondrien eine wichtige Rolle spielen, ist die mitochondriale Dysfunktion mit einer Vielzahl von Krankheiten verbunden, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Autismus, Schizophrenie, bipolare Störungen, Epilepsie, Schlaganfall, Diabetes und verschiedene Formen von Demenz wie Alzheimer.

Altersbedingte neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer-Krankheit entwickeln sich lange, bevor sie sich manifestieren. Die frühesten physiologischen und molekularen Prozesse sind noch unbekannt. Die Ergebnisse der Arbeit der Laboratorien von Coleman und Mastroeni zeigten frühe Veränderungen in der Kodierung des Kerns (und nicht der mitochondrialen mRNA)), die bei Menschen nach 30 Jahren auftreten. "Dies gibt uns die Möglichkeit zu untersuchen, wo wir die frühesten zellulären Veränderungen im Verlauf der Alzheimer-Krankheit vermuten", sagt Mastroeni.

Diese Studie untersuchte Gewebe aus dem Hippocampus , dem Teil des Gehirns, der eine entscheidende Rolle im menschlichen Gedächtnis spielt. Sie ist es, die zuallererst ernsthaft unter dem Ausbruch der Krankheit leidet. Mithilfe der Microarray-Analyse untersuchten die Forscher das Hippocampusgewebe von 44 gesunden Menschen im Alter von 29 bis 99 Jahren, 10 mit mäßiger Beeinträchtigung und 18 mit Alzheimer-Krankheit.

Die Reaktion wurde anhand von zwei Gengruppen bewertet: Die erste ist in mitochondrialer DNA und die andere in nuklearer DNA kodiert. Diese beiden Sätze sind mit der mitochondrialen Komplexbasis für die oxidative Phosphorylierung verbunden und erzeugen Energie in Form von ATP. Interessanterweise wurden die mit dem OXPHOS-Mechanismus assoziierten Kerngene in Abhängigkeit von den untersuchten Geweben signifikant modifiziert, obwohl die mitochondrialen Gene selbst kaum betroffen waren. Microarray-Daten zeigten eine signifikante Abnahme der Regulation von kernkodierten OXPHOS-Genen in von der Krankheit betroffenen Geweben. Die gleiche Reaktion tritt in einem normal alternden Gehirn auf.

Die Ergebnisse einer neuen Studie zeigen, dass bestimmte Klassen von Genen, die mit mitochondrialen Manifestationen während der oxidativen Phosphorylierung assoziiert sind, bei Alzheimer-Patienten im Vergleich zu gesunden Menschen weniger ausgeprägt sind.

Die Studie untersucht auch die Genexpression bei Patienten, deren Gehirn ein durchschnittliches Krankheitsniveau aufweist, das als leichte kognitive Beeinträchtigung bekannt ist. Hier wird bei den entsprechenden Genen der gegenteilige Effekt beobachtet - die Reaktion ist ausgeprägter. Die Autoren schlagen vor, dass diese Beobachtung auf eine Art Kompensationsmechanismus im Gehirn hinweist, der versucht, die Krankheit in einem sehr frühen Stadium zu verhindern. Darüber hinaus glauben sie, dass die Wiederherstellung eines bestimmten Satzes beschädigter Gene, die mit der Mitochondrienfunktion assoziiert sind und sich im Zellkern von DNA-Zellen befinden, eine mögliche Option ist, um die Krankheit zu stoppen.

Die Ergebnisse stimmen mit Daten aus früheren Arbeiten überein, die zeigten, dass die Akkumulation von Amyloid Beta in Neuronen (ein Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit) direkt an der mitochondrialen Dysfunktion beteiligt ist. „Unsere Arbeit an Mitochondrien bietet einen zuverlässigen Marker, der zu Beginn der Krankheit auftritt. Es korreliert enger mit dem Grad der Demenz als die aktuelle Diagnose von Plaques und Verwicklungen “, sagt Coleman.

Die genauen Mechanismen, die die Abnahme der mitochondrialen Reaktion während des Alterns oder der Alzheimer-Krankheit beeinflussen, bleiben abzuwarten. Untersuchungen zeigen, dass Behandlungen zur Wiederherstellung der Genfunktion einen neuen Weg zur Behandlung der Krankheit eröffnen können.

Wissenschaftliche Arbeit veröffentlicht in der Zeitschrift Alzheimer & Dementia
DOI: 10.1016 / j.jalz.2016.09.09.003

Source: https://habr.com/ru/post/de399017/