Bei den häufiger auftretenden sporadischen Alzheimer-Erkrankungen ist der größte genetische Risikofaktor ein Protein, das beim Cholesterintransport eine Rolle spielt, und nicht das Amyloid-Precursor-Protein. Mutationen des Amyloid-Precursor-Proteins wurden mit seltenen Fällen des Auftretens von Alzheimer in Familien in Verbindung gebracht. Zwar weiß man, wie aus dem Protein Amyloid-Plaques werden. Über die ursprüngliche Funktion in den Neuronen ist jedoch wenig bekannt. Das Amyloid-Precursor-Protein ist für die Bildung der Ablagerungen in den Gehirnen von Alzheimer-Patienten verantwortlich.

Wissenschaftler der Florida Atlantic University haben jetzt das Amyloid-Precursor-Protein auf seine Verteilung in und auf Neuronen und seine Funktion in diesen Zellen untersucht. Sie wollten herausfinden, ob das Amyloid-Precursor-Protein bei Alzheimer eine führende Rolle spielt oder nur ein Mitspieler ist. Doch vor allem Cholesterin wirkt sich aus. Verschiedene klinische Studien, die auf eine Behandlung von Alzheimer durch eine Verringerung der Bildung der Plaquen abzielten, sind bereits gescheitert.

Einsatz von Live Cell Imaging

Das Team um Forschungsleiter Qi Zhang hat mittels Live Cell Imaging die Lokalisierung und Mobilität des Amyloid-Precursor-Proteins mit bisher noch nicht erreichter Genauigkeit sichtbar gemacht. Die Wissenschaftler haben gentechnisch die Interaktion zwischen Cholesterin und dem Protein unterbrochen. Diese Entkoppelung führte überraschend nicht nur zur Unterbrechung des Transports des Proteins, sondern verlängerte auch die Verteilung des Cholesterins auf der neuronalen Oberfläche. Neuronen mit einer veränderten Verteilung von Cholesterin wiesen angeschwollene Synapsen, fragmentierte Axone und andere frühe Anzeichen einer Neurodegeneration auf.

Verblüffende Ergebnisse

Laut Zhang sind die in "Neurobiology of Disease" veröffentlichten Studienergebnisse verblüffend, da ein merkwürdiger Zusammenhang zwischen dem Amyloid-Precursor-Protein und dem Cholesterin in den Zellmembranen der Synapsen hergestellt wurde. Sie sind die Anlaufstellen zwischen den Neuronen und die biologische Grundlage für Lernen und Gedächtnis. "Das Amyloid-Precursor-Protein dürfte nur einer von vielen Faktoren sein, die zu einem Cholesterinmangel führen. Seltsamerweise dürften sich Herz und Gehirn beim Kampf gegen schlechtes Cholesterin wieder zusammentun", verdeutlicht Zhang abschließend.

Originalarbeit:

Reciprocal modulation between amyloid precursor protein and synaptic membrane cholesterol revealed by live cell imaging