Das menschliche Kleinhirn kann sich vor Alzheimer schützen

Die regionenspezifische Karte des Alzheimer-Gehirns zeigt einzigartige Eigenschaften von Kleinhirn.

Kleinhirn (lateinisch für “kleines Gehirn”) in grün. Kleinhirn bedeutet “sich auf das Kleinhirn beziehen oder sich dort befinden”.

Quelle: Xu et al. “Regionale Proteinexpression im menschlichen Alzheimer-Gehirn korreliert mit dem Schweregrad der Erkrankung.” Communications Biology (2019)

Eine umfangreiche Datenbank mit regionenspezifischer Proteinexpression in sechs funktionell unterschiedlichen Regionen des Alzheimer-Gehirns – einschließlich Hippocampus, Gyrus cinguli, entorhinaler Kortex, sensorischer Kortex, Motorkortex und Kleinhirn – ist jetzt online für jeden verfügbar. Dieses “Demenz-Proteomprojekt” wurde von Richard Unwin von der University of Manchester geleitet.

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Die vollständigen Details dieser Studie, „Regionale Proteinexpression im menschlichen Alzheimer-Gehirn korreliert mit dem Schweregrad der Erkrankung“, wurden online am 4. Februar in der Kommunikationsbiologie veröffentlicht .

„Diese Datenbank bietet Demenzforschern auf der ganzen Welt eine große Chance, Fortschritte zu machen und neue Bereiche der Biologie zu verfolgen und neue Therapien zu entwickeln. Es könnte auch helfen, Beobachtungen zu bestätigen, die in Tier- oder Zellkrankheitsmodellen beim Menschen beobachtet wurden “, sagte Unwin in einer Erklärung. “Es ist sehr aufregend, diese Daten öffentlich machen zu können, damit Wissenschaftler auf diese wichtigen Informationen zugreifen und diese verwenden können.”

Das Hauptziel dieser Forschung bestand darin, die Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS) an post-mortem menschlichen Gehirnproben zu verwenden und die Proteinexpressionsniveaus in sechs Hirnregionen zwischen Personen mit Alzheimer-Syndrom (AD) mit demselben Gehirn zu vergleichen Regionen in altersgerechten Kontrollen ohne AD.

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Die Autoren erläutern das Design und die Bedeutung ihrer Studie:

„Die vorliegende Studie zielt darauf ab, einige bestehende Einschränkungen zu überwinden, indem sie eine ortsaufgelöste Analyse der Proteinexpression in sechs Regionen des menschlichen Kontrollsystems und des von AD betroffenen Gehirns bereitstellt, die auf unterschiedlichem„ Betroffenheitsgrad “in gut aufeinander abgestimmten kurzen Post-mortem-Verzögerungsgeweben basiert . In Kürze, wir quantifizieren über 5000 Proteine ​​in AD- und Kontrollgewebe, unseres Wissens die bis dato eingehendste Studie dieses Typs.

Diese Daten zeigen Proteinänderungen zwischen AD- und Kontrollgewebe, die scheinbar einen Gradienten durch das Gehirn bilden, in der Reihenfolge der Betroffenheit, wo weniger betroffene Regionen eine kleinere Teilmenge der an anderer Stelle beobachteten Veränderungen aufweisen, möglicherweise repräsentativ für einen frühen Krankheitszustand. Wir zeigen auch, dass [menschliches] Kleinhirn, anstatt von AD nicht betroffen zu sein, ein Muster von Veränderungen der Proteinexpression zeigt, das sich von anderen Gehirnregionen unterscheidet, was für diese Region des Gehirns schützend sein könnte. “

Meiner Meinung nach ist der bemerkenswerteste Aspekt dieser Forschung, dass das menschliche Kleinhirn ein Muster regionaler Proteinexpression aufweist, das sich mysteriös von den anderen fünf Hirnregionen unterscheidet, die für diese Studie analysiert wurden.

Laut den Forschern wird das Kleinhirn zwar Amyloid-Plaques enthalten, das sogenannte „kleine Gehirn“ wird von den meisten Experten jedoch als eine Region des gesamten Gehirns betrachtet, die normalerweise von Alzheimer „verschont“ wird.

Unwin erklärte: „Das Kleinhirn, von dem angenommen wurde, dass es von Alzheimer nicht betroffen ist, zeigt eine signifikante Reaktion auf molekularer Ebene. Viele der Veränderungen hier sind nicht in anderen Regionen zu sehen, und dies könnte bedeuten, dass sich das menschliche Kleinhirn aktiv vor der Alzheimer-Krankheit schützt. Wir werden es nicht sicher wissen, bis wir mehr recherchieren. “

Die Millionen-Dollar-Frage: Warum zeigt das menschliche Kleinhirn in einem ansonsten von AD betroffenen Gehirn ein deutlich geringeres Ausmaß an “Alzheimer-Krankheit”? Die Forscher der University of Manchester spekulieren, dass ein bestimmtes Protein-Expressionsprofil und “hochregulierte neuronale Überlebenswege” mit einzigartigen neuroprotektiven Funktionen im “kleinen Gehirn” in Verbindung gebracht werden können.

Der Erstautor Jingshu Xu und ihre Mitautoren gehen tiefer in die überraschende Art und Weise ein, in der sich das menschliche Kleinhirn (CB) vor Alzheimer schützen kann:

„Eine der deutlichsten Veränderungen, die bei dieser Kleinhirn-spezifischen Analyse beobachtet wurden, war, dass eine viel größere Anzahl von Proteinen des Elektronentransportketten (ETC) -Komplexes 1 in ihrer Menge immer stärker reduziert war als in anderen Bereichen. Darüber hinaus zeigte CB einen Anstieg der oxidativen Abwehrproteine, die an Glutathion-Redox-Reaktionen und dem Ascorbat-Recycling beteiligt sind. Diese Daten liefern einen starken zusätzlichen Beweis für einen Schutzmechanismus in CB, der die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) durch ETC verringert und gleichzeitig die ROS-Abwehr erhöht. Eine weitere interessante Beobachtung in CB war die Aktivierung eines Purin-Ribonukleosid-Abbauweges, der nicht nur Substrat zum Pentosephosphatweg beitragen kann, sondern auch an der Guanin / Guanosin-Produktion in dieser Gehirnregion beteiligt ist.

Cerebellum zeigt keine weitreichende apoptotische Aktivierung, die an anderen Stellen im Gehirn von AD beobachtet wurde, was angesichts seines strukturell nicht betroffenen Status nicht überraschend ist. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Fehlen einer signifikanten Neurodegeneration in dieser Region nicht nur auf das Fehlen eines apoptotischen Signals (z. B. Tau-Tangles) zurückzuführen ist, sondern dass das Kleinhirn aktiv ein einzigartiges Muster hochregulierter neuronaler Überlebenswege neben dem Schutz vor oxidativen und induzierten Übergängen induziert entzündlicher Schaden; ein Schutzmechanismus der Gen- / Proteinexpression, der die krankheitsbedingte Degeneration in dieser Region begrenzt. ”

Natürlich ist viel mehr kollektives Denken und erweiterte Forschung erforderlich, um vollständig zu verstehen, wie das menschliche Kleinhirn sich vor AD-bedingter Degeneration schützen kann. Glücklicherweise möchten Unwin und sein in Großbritannien ansässiges Team den weltweiten Austausch und die Nutzung all ihrer Daten fördern.

Es ist zu hoffen, dass Wissenschaftler, die sich mit Cerebellum oder Demenz beschäftigen, diesen Beitrag lesen und die durchsuchbare Webschnittstelle nutzen können, die die Datenbank der neuesten Studie der University of Manchester (Xu et al., 2019) unter www.manchester.ac.uk/dementia-proteomes beherbergt -Projekt.

Verweise

Jingshu Xu, Stefano Patassini, Nitin Rustogi, Isabel Riba-García, Benjamin D. Hale, Alexander M. Phillips, Henry Waldvogel, Robert Haines, Phil Bradbury, Adam Stevens, Richard L. Faull, Andrew W. Dowsey und Garth JS Cooper Richard D. Unwin. “Regionale Proteinexpression im menschlichen Alzheimer-Gehirn korreliert mit dem Schweregrad der Erkrankung.” Kommunikationsbiologie (Erstveröffentlichung: 4. Februar 2019) DOI: 10.1038 / s42003-018-0254-9