Mit FPTs gefärbte Zellen, die die Temperaturen anzeigen. (Universität von Cambridge) Alzheimer Krankheiten sind die häufigste Ursache für Demenz; Wenn wir ihre Auswirkungen lindern wollen, müssen wir so viel wie möglich darüber verstehen, wie sie entsteht und welche Auswirkungen sie auf Gehirnzellen hat – und eine neue Studie zeigt, dass die Entwicklung der Krankheit zu einer ernsthaften Überhitzung der Zellen führen kann.
Wir wissen, dass Alzheimer dadurch gekennzeichnet ist, dass die Proteine Amyloid-Beta und Tau im Gehirn verklumpen, Zellen absterben und das Gehirn schrumpfen lassen. Die neue Studie zeigt, wie Amyloid-Beta eine Zelle zerstören kann „Als würde man ein Ei braten“ indem man seine Temperatur erhöht.
Einer der größten Herausforderungen bei der Erforschung der Alzheimer-Krankheit ist die Tatsache, dass wir sie nicht vollständig verstehen Was verursacht die Bildung von Amyloid-Beta? im Gehirn; In dieser neuesten Studie konnten Forscher jedoch beobachten, dass es diese Temperaturänderung auslöst, die in der Fachsprache als intrazelluläre Thermogenese bezeichnet wird.
„Sobald sich die Aggregate gebildet haben, können sie die Zelle verlassen und von benachbarten Zellen aufgenommen werden, wodurch gesundes Amyloid-Beta in diesen Zellen infiziert wird.“ sagt der Chemieingenieur Chyi Wei Chung , von der University of Cambridge im Vereinigten Königreich.
Alzheimer ist bekanntermaßen eine schwierig zu untersuchende Krankheit, da ihre Entwicklung lange dauert. Ihre volle Auswirkung auf das Gehirn einer Person kann nur durch die Analyse von Hirngewebe nach dem Tod einer Person im Detail untersucht werden.
Diese spezielle Studie wurde durch winzige Temperatursensoren, sogenannte Fluoreszenz-Polymer-Thermometer (FPTs), ermöglicht.
Das Team fügte im Labor Amyloid-Beta zu menschlichen Zelllinien hinzu, um den Aggregationsprozess auszulösen. Sobald das Amyloid-Beta-Protein begann, sich zu Fäden zu formen, die als Fibrillen bekannt sind, begann die durchschnittliche Temperatur der Zellen zu steigen, verglichen mit Zellen, denen kein Protein künstlich zugesetzt worden war. Das führt dann zu einer Kettenreaktion.
„Wenn sich die Fibrillen zu verlängern beginnen, geben sie Energie in Form von Wärme ab.“ sagt Neurowissenschaftler Kaminski Schierle , von der Universität Cambridge.
„Die Amyloid-Beta-Aggregation erfordert ziemlich viel Energie, um in Gang zu kommen, aber sobald der Aggregationsprozess beginnt, beschleunigt er sich und setzt mehr Wärme frei, wodurch sich mehr Aggregate bilden können.“
Durch die Hemmung der Amyloid-Beta-Aggregation in anderen Zellen konnten die Forscher die Fibrillenbildung als Ursache der Thermogenese isolieren und identifizieren. Es ist möglich, dass zukünftige Alzheimer-Behandlungen darauf abzielen, die Aggregation zu verhindern, um die Gehirnzellen kühl und – was entscheidend ist – am Leben zu halten.
„Wir zeigen zum ersten Mal in lebenden Zellen, dass die Verlängerung von Aβ42 [Amyloid-Beta-Subvariante 42] direkt für die Erhöhung der durchschnittlichen Zelltemperaturen verantwortlich ist.“ schreibt das Team .
Zusätzlich zu den Laborexperimenten wurden Computermodelle verwendet, um zu beurteilen, wie Amyloid-Beta in einer Zelle die Temperatur erhöhen könnte, was uns möglicherweise einem vollständigen Verständnis der Krankheit näher bringen könnte, die zig Millionen Leben betrifft.
Von daraus resultierenden Behandlungen ist es noch ein langer Weg, aber die Studie klärt eines der Geheimnisse rund um die Krankheit. Es wurde vermutet, dass Schäden an den Zellbatterien oder Mitochondrien stattdessen zur Thermogenese geführt haben könnten.
„Thermogenese wurde mit zellulärem Stress in Verbindung gebracht, der eine weitere Aggregation fördern könnte“, sagt Chung .
„Wir glauben, dass bei einem Ungleichgewicht in den Zellen, beispielsweise wenn die Amyloid-Beta-Konzentration etwas zu hoch ist und sich anzusammeln beginnt, die Zelltemperatur steigt.“
Die Forschung wurde im veröffentlicht Zeitschrift der American Chemical Society .