WELCHE ROLLE SPIELT KUPFER BEI PARKINSON?

Die Parkinson-Krankheit ist eine Erkrankung des zentralen Nervensystems. Dopamin-produzierende Nervenzellen im Gehirn sterben ab, was wiederum zu einem zentralen Dopaminmangel führt. Dadurch kommt es zu dem typischen Muskelzittern (Tremor), Bewegungsstörungen wie Bewegungsverlangsamung (Akinese), steifen Muskeln (Rigor) und einer instabilen Körperhaltung (posturale Instabilität).

Bislang gibt es keine Heilung für Parkinson-Patient*innen. Doch es gibt Therapiemöglichkeiten, bei denen in der Regel Medikamente zum Einsatz kommen, die den Dopaminmangel im Gehirn ausgleichen. Befinden sich die Betroffenen noch in einem frühen Stadium, können durch diese Therapieansätze die Symptome gemildert werden. Den fortschreitenden Abbau der Nervenzellen können die Medikamente jedoch nicht aufhalten.
 

Es gibt bereits länger die Vermutung, dass Umwelteinflüsse wie Pestizide dazu beitragen, an Parkinson zu erkranken. Neben Pestiziden wird auch immer wieder das Spurenelement Kupfer als Einflussfaktor ins Gespräch gebracht. Olena Synhaivska und ihr Team von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf in der Schweiz haben sich das lebensnotwendige Spurenelement und seine mögliche Rolle bei der Entstehung von Parkinson genauer angeschaut. 

Kupfer gelangt durch die Nahrung in unseren Körper und übernimmt wichtige Funktionen im Zellstoffwechsel. Das Spurenelement hat eine wichtige Aufgabe beim Knochenwachstum, bei der Reizweiterleitung in Nervenzellen sowie bei der Hormonproduktion. Im Bereich des Gehirns hat es allerdings eine zwiespältige Wirkung. So wurde Kupfer in Bezug auf die Alzheimer-Krankheit bereits als Risiko- als auch als Schutzfaktor diskutiert. Auch bei der Entstehung von Parkinson könnte es mitwirken.
 

In ihren Untersuchungen konzentrierten sich Synhaivska und ihre Kolleg*innen auf die Wechselwirkungen von Kupferionen mit dem Protein Alpha-Synuclein. Dieses Protein, das sich im Gehirn befindet, ist eigentlich wasserlöslich, ist aber bei Parkinsonpatient*innen verklumpt. Solche Verklumpungen von Alpha-Synuclein wurden bereits in der Vergangenheit mit dem Absterben von Nervenzellen bei Parkinson in Verbindung gebracht. 

Für das Forschungsteam galt es nun herauszufinden, inwieweit Kupfer auf die Verklumpungen des Proteins einwirkt. Zunächst wurde das Protein von den Forschenden künstlich hergestellt und in einem Reagenzglas beobachtet. Mittels Rasterkraftmikroskopie konnten sie aufzeigen, wie das Eiweiß im Laufe der zehntägigen Beobachtungszeit zunächst einzelne unlösliche Fäden formte, die schließlich zu einem dichten Netz verklumpten.
 

In einem zweiten Schritt gab das Team zu der Alpha-Synuclein-Lösung Kupferionen hinzu und beobachtete: „Hohe Dosen an Kupfer scheinen den Aggregationsprozess zu beschleunigen“, erklärte Synhaivskas Kollege Peter Nirmalraj. Neben den sich schneller ausbildenden Proteinfäden konnten die Forscher*innen in der mit Kupfer versetzten Lösung eine weitere abnorme Form des Alpha-Synucleins ausfindig machen. Nach wenigen Stunden hatten sich rund sieben Nanometer kleine, ringförmige Gebilde geformt. Diese Oligomere, wie sie im Fachjargon genannt werden, stehen bereits seit längerem in Verdacht, Nervenzellschäden zu verursachen.

Solche Oligomer-Ringe stehen in der Umwandlungskette von gesundem Alpha-Synuclein zu krankhaften Verklumpungen ganz am Anfang. Aus diesem Grund wären sie in den Augen von Nirmalraj bestens als Ziel für neue Therapieansätze geeignet. Des Weiteren sehen die Forsch*innen in den Ergebnissen eine Möglichkeit, diagnostische Tests zu entwickeln, mit dem sich Parkinson bereits im Frühstadium erkennen lässt. 

Quellen:
https://www.wissenschaft.de/gesundheit-medizin/erhoeht-kupfer-das-parkinson-risiko/
Olena Synhaivska (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, Schweiz) et al., ACS Chemical Neuroscience, https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acschemneuro.2c00021