WAS METALLTEILCHEN MIT ALZHEIMER ZU TUN HABEN

Zwar kommen auch bei Gesunden geladene Eisen- und Kupferionen in den Enzymen und Proteinen des Gehirns vor. Der Nachweis elementarer Metallpartikel im Zusammenhang mit Alzheimer ist jedoch neu. Wie bilden sich diese metallischen Nanopartikel – und welchen Einfluss haben sie bei neurodegenerativen Erkrankungen?

Dazu muss man wissen, dass Eisen- und Kupferionen für die normale Funktion des Gehirns eine wichtige Rolle spielen. Sie sind in den Enzymen und Proteinen des Gehirns enthalten und reagieren mit anderen Stoffen, um Botenstoffe zu produzieren. Bislang ging man davon aus, dass die Metalle stets in geladener Form (Ionen) enthalten sind – als Eisenoxid oder Kupferoxid beispielsweise.

Dabei können die Ionen verschiedene Ladungszustände annehmen: Kupferionen können ein- oder zweiwertig sein, Eisenionen zwei- oder dreiwertig. Das Gleichgewicht zwischen den verschieden geladenen Teilchen ist wichtig für die gesunde Hirnchemie. Frühere Studien zeigten bereits, dass ein verschobenes Verhältnis alzheimertypische Plaques verursachen kann.
 

Ein Forscherteam um James Everett von der Keele University in Großbritannien hat die Chemie der Metalle in Alzheimer-Gehirnen nun genauer untersucht. Es entdeckte zu seiner eigenen Überraschung nicht nur ionisierte Formen von Eisen und Kupfer, sondern auch elementare, ungeladene. Dies könnte aus Sicht der Forscher nichts weniger als neue Erkenntnisse darüber liefern, wie die Alzheimer-Erkrankung entsteht.
 

Eine Möglichkeit besteht darin, dass dafür das Protein beta-Amyloid verantwortlich ist, aus dem sich die schädlichen Plaque-Ablagerungen formen. Tatsächlich konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass das Amyloid zweiwertiges Kupfer zu einwertigem reduziert. Insofern wäre auch der nächste Schritt – nämlich die Reduktion von einwertigem zu elementarem Kupfer - denkbar. Da einwertiges Kupfer normalerweise durch Sauerstoff stabilisiert wird, könnte ein Sauerstoffmangel im Gehirn – wie er oft bei neurodegenerativen Krankheiten vorkommt - die weitere Reduktion begünstigen.

Eine weitere Möglichkeit sind Enzyme. Verschiedene Bakterien, Pilze und Pflanzen produzieren elementare metallische Nanoteilchen, auch aus Kupfer und Eisen, sagen die Forscher. Ganz geklärt sind diese Synthesen noch nicht, aber sie laufen wohl durch enzymatische Reduktion ab, in einigen Fällen gekoppelt an die Oxidation von Glukose. Ähnliche Mechanismen könnten sich auch im menschlichen Gehirn finden. 

Da diese elementaren Nanopartikel besonders reaktiv sind, könnten sie zur Bildung reaktiver Sauerstoffspezies führen. Diese verursachen oxidativen Stress, verbunden mit Entzündungsprozessen im Gehirn und neuronalem Versagen. Andererseits: Dass die besonders reaktiven Metallteilchen in den Amyloid-Plaques eingeschlossen werden, könnte auch ein Mechanismus sein, um ihre schädlichen Auswirkungen auf andere Hirnstrukturen zu verhindern.
 

Die Forscher folgern daraus, dass neue Erkenntnisse nur darauf warten, entdeckt zu werden. Chemisch reduziertes Kupfer und Eisen, das mit Amloidstrukturen assoziiert ist, könnte somit ein innovatives Ziel für alternative Alzheimer-Therapien darstellen, die darauf abzielen, die oxidative Stressbelastung in betroffenen Hirnregionen zu senken: „Die Entdeckung hat das Potenzial, unser Verständnis der Neurochemie von Metallen und der Rolle der Metalltoxizität bei neurodegenerativen Erkrankungen neu zu definieren.“

Quelle: www.wissenschaft.de