Hängen Störungen der Mitochondrien mit verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen zusammen?

Mehr und mehr Untersuchungen zeigen, dass Störungen der Mitochondrien mit verschiedenen, auch alterungsbedingten, neurodegenerative Erkrankungen wie zum Beispiel Parkinson, Ataxien und peripheren Neuropathien zusammenhängen. Wodurch diese Funktionsstörungen der Mitochondrien verursacht werden, ist im Detail noch nicht bekannt. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns in Köln und Karolinska Institutet in Stockholm haben jetzt entdeckt, dass Nervenzellen, entgegen der gängigen Glaubenssätze, ihren Stoffwechsel anpassen und somit Schäden von den Mitochondrien abwenden können. Damit können sich diese wichtigen Zellen vor dem Absterben schützen und weiter ihre Aufgaben im Gehirn erfüllen. "Bislang war man der Ansicht, dass Nervenzellen ihren Energiestoffwechsel kaum oder gar nicht an sich wandelnde Bedingungen anpassen können", sagt Elisa Motori, die Hauptautorin der neuen Studie. "Allerdings scheinen einige neurologische Erkrankungen solche mitochondrialen Dysfunktionen über längere Zeiträume tolerieren zu können. Wir haben uns deshalb überlegt, ob diese gestressten Nervenzellen nicht doch ein Stoffwechselprogramm besitzen, mit dem sie das geringere Energieangebot ausgleichen können.“

Zu diesem Zweck haben die Forschenden degenerierende Nervenzellen aus dem Gehirn von Mäusen mit einer neuen Technik isoliert und sämtliche Proteine – das sogenannte Proteom – dieser Nervenzellen analysiert. "Unsere Daten zeigen, dass Nervenzellen ein eigenes, genau koordiniertes Stoffwechselprogramm besitzen, das als Reaktion auf eine mitochondriale Dysfunktion aktiviert wird", erklärt Motori weiter.

Mausneuronen

Mausneuronen und Mitochondrien
Abb.: © Elisa Motori, AGE.MPG

Die WissenschaftlerInnen haben darüber hinaus eine Umstellung des Stoffwechsels identifiziert, die sogenannte Anaplerose (hier wird der Krebszyklus zusätzlich mit Stoffwechselintermediaten aufgefüllt), die Nervenzellen gegenüber einer ansonsten rasch fortschreitenden Degeneration unempfindlich macht. Diese Form der Anpassung ist bisher nur in peripheren Geweben - oder in Stützzellen (Gliazellen) im Gehirn vermutet worden.

Diese neuen Erkenntnisse könnten den Wissenschaftlern dabei helfen, Nervenzellen von Patienten mit mitochondrialen und neurodegenerativen Erkrankungen vor dem Absterben zu bewahren.

Quelle: IDW, PI Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns, Köln, 28.8.2020

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