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Verlust des DJ1 Gen in Nervenzellen (grün) beeinträchtigt den Transport von Mitochondrien (rot) und wichtige Stoffwechselwege der zellulären Atmung.
Die Parkinson-Krankheit, die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung, ist in 15 Prozent der Fälle genetisch bedingt. Das frühzeitige Altern der dopaminergen Nervenzellen in der Substantia nigra im Gehirn ist der Grund für die Bewegungsstörungen, die für die Krankheit charakteristisch sind. Wie es allerdings dazu kommt, ist bislang noch nicht vollständig aufgeklärt.
Karsten Hiller, Leiter der “Metabolomics” Forschungsgruppe am Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) sucht die Antwort im Stoffwechsel. In der jetzigen Studie untersuchte er mit seinem Forscherteam eine bestimmte Form der Parkinson-Krankheit, bei der das Gen DJ-1 defekt ist. “Bei DJ-1 kommt es auf die richtige Menge an. Während in einigen Krebsarten zu viel DJ-1 vorkommt, sterben Nervenzellen mit zu wenig DJ-1 in der Parkinson-Krankheit ab”, erklärt Hiller.
Ohne DJ-1 altern die Zellen schneller
Das Forscherteam hat daher den Stoffwechsel von Nervenzellen, denen DJ-1 fehlt, genauer unter die Lupe genommen und dabei entdeckt, dass zwei wichtige Stoffwechselwege beeinträchtigt sind. “Ohne DJ-1 können Nervenzellen nicht genügend Glutamin aufnehmen und die Serinproduktion ist beeinträchtigt. Beide Aminosäuren sind wichtig, um Glutathion aufzubauen, mit dessen Hilfe sogenannte freie Radikale unschädlich gemacht werden können”, erklärt Johannes Meiser, Erstautor der Studie. “Ohne DJ-1 funktioniert dieser Abwehrmechanismus nicht ausreichend, es kommt zum sogenannten oxidativen Stress. Das lässt die Zellen früher altern.”
Außerdem konnte das Forscherteam zeigen, dass Mutationen im DJ-1 Gen auch andere Zellen im Gehirn negativ beeinflussen. Mikrogliazellen, die im Gehirn für die Immunreaktion verantwortlich sind, werden durch ein defektes DJ-1 Gen sozusagen hyperaktiv. “Eine Aktivierung von Mikrogliazellen kommt normalerweise nur vor, wenn im Gehirn etwas aufgeräumt werden muss, wie beispielsweise bei einer Entzündung”, erklärt Hiller. “Wenn diese Zellen allerdings dauerhaft aktiv sind, wie wir es im Falle des DJ-1 Defekts entdeckt haben, schwächt dies die umliegenden Nervenzellen.”
Neue Ansätze für Parkinson-Therapien
Interessanterweise konnten die Forscher Stoffwechselveränderungen nicht nur in Immunzellen des Gehirns, sondern auch im Blut von Parkinson-Patienten mit DJ-1 Mutation feststellen. Hieraus könnten möglicherweise in Zukunft neue Wege zur Diagnose entstehen.
Die Studie, an der auch Forscher aus Deutschland beteiligt sind, wurde kürzlich im Fachjournal Neurobiology of Disease veröffentlicht. Im nächsten Schritt soll nun untersucht werden, wie die betroffenen Stoffwechselwege medikamentös beeinflusst werden können. Die beschriebenen Veränderungen im Glutamin- und Serinstoffwechsel könnten somit als neue Ansätze für Parkinson-Therapien dienen.
Autor: Universität Luxemburg
Photo © Universität Luxemburg (Verlust des DJ1 Gen in Nervenzellen (grün) beeinträchtigt den Transport von Mitochondrien (rot) und wichtige Stoffwechselwege der zellulären Atmung.)
