Links: In-vitro-Kultur (Maßstab = 50 µm) von induzierten Neuronen (rot) von Alzheimer-Patienten enthält viel PKM2 (grün). Rechts: PKM2 (grün) findet sich auch in Neuronen (rot) im postmortalen Gehirn von Alzheimer-Patienten (Maßstab = 5 mm).
19.08.2022
Alzheimer-Nervenzellen machen in ihrem Stoffwechsel die gleiche Veränderung durch wie Krebszellen: Das konnten Molekularbiologen aus Innsbruck nun nachweisen. Diesen wichtigen Schritt in der Entwicklung möglicher Behandlungsmethoden haben die Wissenschaftler heute im Fachjournal Cell Metabolism veröffentlicht.
Die Ursachen der sporadischen Alzheimer-Krankheit sind noch mysteriöser im Vergleich zu der besser verstandenen, genetisch bedingten, erblichen Form der Krankheit. Das Team um Jerome Mertens vom Labor für neurales Altern am Institut für Molekularbiologie der Universität Innsbruck verwendet sogenannte induzierte Neuronen (iNs), Nervenzellen, die aus Hautzellen der Patienten gezüchtet werden und Alter und alles enthalten andere Epigenetik. Patientendaten, um die Krankheit besser zu verstehen.
Warburg-Effekt
Basierend auf den bisherigen Ergebnissen konnten Larissa Traxler und ihre Kollegen vom Neural Aging Laboratory in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Salk Institute und der University of Denver in einer heute veröffentlichten Arbeit bestätigen, dass die Nervenzellen von Alzheimer die gleiche Veränderung erleiden ihren Stoffwechsel. (Stoffwechsel) gehen wie Krebszellen durch. „Unsere bisherigen Studien haben bereits gezeigt, dass Alzheimer-Neuronen Krebszellen sehr ähnlich sind, mit dem großen Unterschied, dass Krebszellen unkontrolliert wachsen und Alzheimer-Neuronen unkontrolliert absterben“, erklärt Larissa Traxler, Postdoktorandin am Institut für Molekularbiologie . „In der vorliegenden Arbeit haben wir uns daher gezielt auf den Stoffwechsel von Alzheimer-Nervenzellen konzentriert und ihn mit dem sehr spezifischen und gut erforschten Stoffwechsel von Krebszellen verglichen.“ Diese Studien bestätigten die Ähnlichkeit: der sogenannte Warburg-Effekt – eine Veränderung. im Stoffwechsel von Krebszellen vom Erwachsenenstadium bis zum Embryonalstadium – es kommt auch in Alzheimer-Nervenzellen vor. „Alzheimer-Neuronen durchlaufen im embryonalen Stoffwechsel eine ganz ähnliche Veränderung wie Krebszellen. Da in Nervenzellen jedoch der Zelltod eingeleitet wird, sobald sie sich zu teilen beginnen, sterben sie im Gegensatz zu Krebszellen, die sich unkontrolliert vermehren“, erklärt Traxler.
Mögliche Behandlungsmethoden
Es gibt bereits Wirkstoffe in der Krebstherapie, die gezielt auf diesen Warburg-Effekt abzielen. Dazu wird gezielt das Protein Pyruvatkinase M2 (PKM2) angegriffen. PKM2 wird vermehrt in Krebszellen, aber auch in Alzheimer-Neuronen produziert und gilt als einer der Hauptregulatoren bei der Umstellung auf den embryonalen Stoffwechsel. „In einem Experiment mit Zellen haben wir überprüft, ob diese PKM2-Modulatoren auch auf Alzheimer-Nervenzellen wirken. Glücklicherweise konnten wir zeigen, dass die Wirkstoffe, die den Warburg-Effekt in den Zellen hemmen, Krebszellen auch in den Nervenzellen von Alzheimer hervorrufen.“ Nervenzellen, länger ihren erwachsenen Zustand beizubehalten”, erklärt Larissa Traxler. In einem nächsten Schritt wollen Molekularbiologen nun daran arbeiten, diese Wirkstoffe für alternde Nervenzellen zu optimieren und so zu modifizieren, dass sie optimal ins Gehirn gelangen und dort gegen Alzheimer wirken können.
Publikation: Warburg-likemetabolic transformation underlies neuronal degeneration in sporadic Alzheimer’s disease Larissa Traxler, Joseph R. Herdy, Davide Stefanoni, Sophie Eichhorner, Silvia Pelucchi, Attila Szücs, Alice Santagostino, Yongsung Kim, Ravi K. Agarwal, Johannes CM Schlachet. Christopher K. Glass, Jessica Lagerwall, Douglas Galask, Fred H. Gage, Angelo D’Alessandro, Jerome Mertens, Zellstoffwechsel, August 2022