Neurodegeneration

Neue Rolle der Autophagosomen entschlüsselt

Teil eines sich selbst verstärkenden Kreislaufs

Neu ist auch die Erkenntnis, dass die signalabhängige Bildung von Autophagosomen in den Nervenzellfortsätzen (Axonen) und ihr Transport zum Zellkörper (Soma) Teil eines sich selbst verstärkenden Kreislaufs ist. Denn eines der Ziel-Gene, die im Zellkörper der Nervenzelle durch das eintreffende BDNF-Signal angeschaltet werden, ist wiederum das BDNF-Gen selbst. Werden die Signale jedoch schwächer oder bleiben ganz aus, zum Beispiel weil die Produktion von Autophagosomen altersbedingt nachlässt, hat das verheerende Folgen. „Wenn dieser Kreislauf an einer Stelle unterbrochen wird, sei es dadurch, dass der Motor des Taxis defekt ist oder weniger Autophagosomen gebildet werden, kann das BDNF-Signal nicht mehr rückwärts laufen und es kommt praktisch kein positives Signal mehr im Zellkern an“, erklärt Haucke. „Dann bekommen wir kein ordentliches Auswachsen der Neuriten mehr und sehen zum Teil massive Neurodegeneration.“

Ohne Autophagosomen kein Wachstumssignal

Wozu aber fahren Autophagosomen die BDNF-Signale überhaupt rückwärts in den neuronalen Zellkörper hinein? Diese Fahrt dient laut den Forschern der Kontrolle der Umgebung. Die Nervenfortsätze liegen nämlich vom Entscheidungszentrum der Nervenzelle relativ weit weg. Um zu prüfen, ob es sich lohnt, Nervenfortsätze in die Umgebung auswachsen zu lassen, sendet der Zellkern die Signale auf die Reise. Die Forscher spekulieren, dass die Autophagosomen bei dieser Kontrollfahrt eine Art Schutzfunktion übernehmen, indem sie den Rezeptor, an den BDNF bindet, aufnehmen und aktiv halten. Unter so viel Geleitschutz kann das Wachstumssignal sicher im Zellkern ankommen, was wiederum wichtig ist, um neue Nervenfortsätze oder Verzweigungen zu bilden.

Mit der Entdeckung der Identität des Taxis und des Adapters, der den Motor ans Taxi bringt, haben die Teams um Haucke und Kononenko eine große Wissenslücke geschlossen. Doch viel wichtiger ist das, was sich daraus ableiten lässt. Die Forscher vermuten, dass wenn man die Autophagosomen-Synthese anfährt und es schafft, mehr Taxen zu generieren, positiv gegen Nervenzelldegeneration ankämpfen kann. Kurzum: Es besteht Hoffnung, völlig neue Behandlungsmöglichkeiten für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer, Chorea Huntington oder Parkinson zu finden.

Dem Untergang von Nervenzellen mit Polyaminen entgegenwirken

In einem - von dieser Arbeit unabhängigem - Forschungsprojekt wird diese Vermutung unter FMP-Beteiligung augenblicklich überprüft. Bei Mäusen, aber auch bei Alzheimer-Patienten versuchen Ärzte gemeinsam mit Grundlagenforschern, die Konzentration der Autophagosomen im Körper zu erhöhen, und zwar durch die Zufuhr von Polyaminen. Dieser Naturstoff kommt auch in Lebensmitteln wie der japanischen Sojabohnenpaste Natto reichlich vor und eignet sich darum hervorragend für die Untersuchung. Ob man die Autophagie durch die Gabe von Bohnenpaste ankurbeln kann, wird man erst in ein einigen Jahren wissen. Aber der Weg liegt für die Forscher klar auf der Hand: „Wir haben gesehen, welche fatalen Konsequenzen eine nachlassende Produktion oder ein defekter Transport von Autophagosomen auf die Nervenzellen hat“, sagen Natalia Kononenko und Volker Haucke, „deswegen liegt es nahe, nach Substanzen zu suchen, die diesen Prozess wieder ankurbeln können.“ (idw, red)

 

Literatur:

Kononenko NL, Claßen GA, Kuijpers M, et al. (2017): Retrograde transport of TrkB containing autophagosomes via the endocytic adaptor AP-2 mediates neuronal complexity and prevents neurodegeneration. Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms14819.