Warum entstehen neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson und welche Rolle spielt die „Autophagie“ – die Selbstreinigung der Zellen im Gehirn? Die Molekularbiologin Christiane Richter-Landsberg im Interview.
FRAGE: „Wohl und Weh des Gehirns“ lautete der Titel der diesjährigen Oldenburger Schlossgespräche, zu denen Sie als Expertin geladen waren. Das Wohlergehen gehört ebenso zum Gehirn wie sein Zerfall?
RICHTER-LANDSBERG: Das Gehirn ist unser Leben: Hier findet unser Denken, Erinnern und Fühlen statt, unser Sprachvermögen und unsere Intelligenz sind Leistungen des Gehirns. 100 Milliarden Nervenzellen senden Nachrichten aus und empfangen welche, und Milliarden anderer Zellen unterstützen sie dabei, die sogenannten Gliazellen. Unser Gehirn ist extrem empfindlich gegenüber Störungen, was sich in massiven Funktionsausfällen, beispielsweise Gedächtnisverlust oder Bewegungsstörungen, manifestiert. Das Wohlergehen des Gehirns ist für unsere Lebensfähigkeit und Lebensqualität essentiell. Unser Bestreben sollte sein, das „Weh“, das durch falsche Lebensweisen, aber auch durch Alterungsprozesse und bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson ausgelöst wird, nach Möglichkeit zu vermeiden – und es zu bekämpfen.
FRAGE: Wo genau liegt der Schwerpunkt Ihrer Forschungen?
RICHTER-LANDSBERG: Die Zellen in unserem Gehirn haben eine überaus komplexe Gestalt. Sie sind weit verzweigt, haben ein ausgeprägtes Unterstützungssystem und stehen untereinander in engem Kontakt. Schwerpunktmäßig befasse ich mich in meiner zell- und molekularbiologischen Forschung damit, welche Faktoren die Ausprägung dieser Zellmorphologie unter „gesunden Bedingungen“ ermöglichen – und wie die Zellen miteinander kommunizieren. Ein weiterer Schwerpunkt meiner Arbeiten liegt in der Analyse der molekularen Ursachen von krankhaften Veränderungen, speziell in Gliazellen, die bei degenerativen Prozessen des Nervensystems auftreten.
FRAGE: Womit hängen solche degenerativen Erkrankungen zusammen?
RICHTER-LANDSBERG: Im Gehirn von Patienten mit Alzheimer oder Parkinson Erkrankung und auch mit anderen Krankheiten, die mit dem Verlust des Gedächtnisses oder mit Bewegungsstörungen einhergehen, sind krankhafte Ablagerungen von Proteinen zu beobachten, typische Eiweißverklumpungen. Die Fragen, die mich beschäftigen, sind dabei: Wie entstehen diese Ablagerungen, wie werden Zellen dadurch beeinträchtigt und wie kann man sie eventuell retten?
FRAGE: Dabei beleuchten Sie auch die sogenannte Autophagie, ein Selbstreinigungsprozess der Zellen. Was versteht man genau darunter?
RICHTER-LANDSBERG: Im Laufe der Evolution haben Zellen eine Strategie entwickelt, nicht mehr gebrauchte zelleigene Eiweiße oder sogar ganze Organellen, wie beispielsweise die Mitochondrien, die Kraftwerke unserer Zellen, zu zerlegen und die Zerlegungsprodukte im Stoffwechsel wieder zu verwerten. Man kann dies als eine Art Recyclingprozess bezeichnen, also eine effiziente Müllentsorgung. Mit Hilfe dieses Prozesses, den man als Autophagie bezeichnet, können auch große Proteinklumpen und zellulärer Schrott entsorgt werden, die während des Krankheitsgeschehens entstehen.
FRAGE: Wenn es ein solches Entsorgungssystem gibt, warum entstehen dann überhaupt krankhafte Proteinablagerungen?
RICHTER-LANDSBERG: Das ist eine der großen Fragen, die uns Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in diesem Bereich umtreiben. Eine wichtige Rolle spielen hierbei zelluläre Stresssituationen, die beispielsweise im Verlauf von Entzündungsprozessen oder während des Alterns auftreten. Durch diese Stresssituationen können Proteine entstehen, verändert werden und vermehrt in unlöslicher Form auftreten. Bei einer Reihe von Erkrankungen führen auch genetische Defekte zu einem fehlerhaften und vermehrten Vorkommen von Proteinen, die sich dann ablagern. Die Folge: die abbauenden Systeme werden überlastet, sie besitzen keine ausreichende Kapazität mehr. Es kann aber auch sein, dass der autophagische Prozess selbst abgeschwächt oder gestört ist.
FRAGE: Das heißt, eine Fehlfunktion dieses Prozesses kann zu Erkrankungen führen?
RICHTER-LANDSBERG: Ja, dafür gibt es inzwischen zahlreiche Hinweise. So kann eine Störung oder Abschwächung des autophagischen Mechanismus fatale Folgen haben und zu Krankheiten wie Krebs, Alzheimer oder Parkinson beitragen. Auch in meiner Arbeitsgruppe haben wir zeigen können, dass eine fehlerhafte Qualitätskontrolle in Gehirnzellen und eine Beeinträchtigung der proteinabbauenden Systeme zu den Erkrankungsprozessen beitragen. Diese neuesten Ergebnisse haben wir in internationalen Fachzeitschriften, wie Journal of Neurochemistry, PlosOne, Glia veröffentlicht.
FRAGE: Ist es denn möglich, den zellulären Reinigungsprozess namens Autophagie zu verändern oder Einfluss auf ihn zu nehmen, um den Ausbruch neurodegenerativer Erkrankungen zu verhindern?
RICHTER-LANDSBERG: Auch hier gibt es positive Ergebnisse. Diese Untersuchungen wurden bisher aber nur an Zellkulturmodellsystemen oder sogenannten transgenen Mäusen durchgeführt, denen fremdes Erbmaterial übertragen wurde oder bei denen Autophagie-relevante Gene ausgeschaltet wurden. Bei diesen Tieren zeigte sich beispielsweise ein vermehrtes Auftreten dieser typischen Proteinklumpen, die durch Aktivierung der Autophagie mit Hilfe bestimmter Substanzen wieder entfernt werden konnten. Gleichzeitig zeigten diese Tiere verbesserte Lern- und Gedächtnisleistungen.
FRAGE: Gibt es irgendwann Heilungschancen bei neurodegenerativen Krankheiten?
RICHTER-LANDSBERG: Leider gibt es bisher nur therapeutische Maßnahmen, die den Krankheitsverlauf verzögern, die Krankheiten aber nicht heilen. In den letzten Jahrzehnten wurden aber bahnbrechende Fortschritte erzielt und unsere Erkenntnisse machen uns die grundlegenden molekularbiologischen und zellbiologischen Vorgänge der Erkrankungen weitgehend verständlich. Auch die Diagnosemöglichkeiten haben sich ernorm verbessert. Die Aktivitäten im Bereich der Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen werden auch in Deutschland verstärkt unterstützt. Man hat erkannt, dass in der alternden Bevölkerung die Anzahl an Erkrankungen immer größer wird und dies ein ernstes gesellschaftliches Problem darstellt. Ich bin daher sehr zuversichtlich, dass wir in den nächsten zehn Jahren neue Behandlungsmöglichkeiten finden, die zumindest den Krankheitsbeginn aufhalten.
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PROF. DR. CHRISTIANE RICHTER-LANDSBERG
Prof. Dr. Christiane Richter-Landsberg ist seit 1993 Hochschullehrerin für „Molekulare Neurobiologie“ in Oldenburg. Sie studierte Pharmazie in Marburg und promovierte im Fach Biologie in Göttingen. Nach Studienaufenthalten in Israel und USA habilitierte sie sich 1988 in Bremen. Ihr Forschungsinteresse gilt Nervenzellen und Glia, Stressantworten und der Bedeutung von Stressproteinen in Gehirnzellen.