Eiweißveränderungen im Nervenwasser zeigen Entzündungsprozesse im Gehirn an

Alzheimer, Parkinson und andere neurodegenerative Erkrankungen ge- hen mit Entzündungsprozessen im Gehirn einher. Tübinger Forschen- den ist es gelungen, eine Gruppe von Eiweißen im Hirnwasser zu identi- fizieren, die Rückschlüsse auf solche Entzündungsvorgänge geben könnten. Als sogenannte Biomarker könnten diese Eiweiße künftig hel- fen, Krankheitsprozesse besser zu verstehen und die Wirkung potenziel- ler Medikamente gegen diese Entzündungen zu testen. Das For- schungsteam um Stephan Käser und Professor Dr. Mathias Jucker am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung und der Universität Tübingen hat in Zusammenarbeit mit Professor Dr. Stefan Lichtenthaler vom Münchner Standort des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Er- krankungen seine Studie nun in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.

„Entzündungen im Gehirn sind ein bekanntes Krankheitsmerkmal von Alzheimer und Parkinson“, erklärt Studienleiter Käser. „Dabei spielen so- genannte Mikroglia eine wichtige Rolle.“ Als „Müllschlucker“ schützten diese Zellen normalerweise unser Gehirn vor schädlichen Erregern und Substanzen. Im Fall einer neurodegenerativen Erkrankung seien sie chronisch aktiv und schütteten selbst Stoffe aus. „Es wird vermutet, dass diese Reaktion der Mikroglia, die sich zunächst positiv auf den Krank- heitsverlauf auswirkt, später ins Negative umschlägt“, sagt Käser.

Um Informationen über die dynamischen Entzündungsreaktionen im Ge- hirn zu erhalten, hat das Tübinger Forschungsteam nun nach möglichen molekularen Biomarkern gesucht. Dies sind Substanzen, deren Anwe- senheit oder Konzentrationsänderung im Körper auf einen Krankheits- prozess hinweist. Sie lassen sich etwa in Blut, Urin oder anderen Kör- perflüssigkeiten messen und sind ein wichtiges Instrument der medizini- schen Diagnostik oder um einen Krankheitsverlauf zu beobachten.

In der aktuellen Studie analysierten die Neurobiologen Hirnwasser von Mäusen, die charakteristische Merkmale der Alzheimererkrankung oder von Morbus Parkinson zeigen. „Mittels moderner Messtechnik konnten wir in nur zwei Mikrolitern Hirnwasser, also einem winzigen Tropfen, mehr als 600 Eiweiße gleichzeitig messen,“ berichtet Käser. „Wir fanden heraus, dass die Konzentration von 25 Eiweißen bei beiden Mausmodel- len gegenüber gleichaltrigen, gesunden Tieren verändert war.“

„Bemerkenswert ist, dass der Großteil dieser Eiweiße von Gliazellen stammt oder mit diesen in Verbindung gebracht werden kann,“ führt der Neurobiologe fort. „Praktisch alle sind auch im menschlichen Hirnwasser nachweisbar und zum Teil bei Alzheimerkranken verändert.“ Die verän- derten Konzentrationen der Eiweiße könnten unterschiedliche Aktivie- rungsstadien der Gliazellen widerspiegeln. Sie hätten damit das Poten- tial, als Biomarker zu dienen.

„Die Möglichkeit, die Entzündungsreaktionen im Hirnwasser zu messen, wäre ein großer Fortschritt,“ erklärt Mitautor Jucker. „Das würde uns er- lauben, Erkrankungsstadien besser zu verstehen und auch erste Medi- kamente gegen diese Entzündungen in klinischen Studien zu testen.“ Die neuen Erkenntnisse aus dem Labor fänden damit praktische Anwen- dung in der Patientenversorgung und wären somit ein gutes Beispiel für translationale Hirnforschung.

Originalpublikation

Eninger, Mueller et al. (2022): Signatures of glial activity can be detected in the CSF proteome. PNAS, 119 (24) e2119804119 https://doi.org/10.1073/pnas.2119804119