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Schlaganfall und Co: Neue Mechanismen des Hirnzelltods identifiziert

Wirkstoffe zur Verhinderung von DNA-Schäden in der Entwicklung.

Es gibt unterschiedliche Trigger für Schlaganfall, Hirntraumas sowie neurodegenerative Erkrankungen – die molekulare Mechanismen, die für den Zelluntergang im Gehirn verantwortlich sind, sind jedoch gleich. Einer Forschergruppe der Johns Hopkins University in Baltimore, USA, ist es gelungen, ein Protein zu isolieren, das ganz am Ende des pathologischen Mechanismus steht und dort die DNA-Schädigung induziert.

Diese Entdeckung wurde im renommierten Journal Science publiziert, und wirft ein neues Licht auf Therapiemöglichkeiten, die den Untergang der Hirnzellen zu verhindern können. Dr. Ted Dawson, der neue Direktor des Institute for Cell Engineering an der Johns Hopkins University, Dr. Valina Dawson, eine Professorin für Neurologie und ihre Forscherteams, haben Experimente an isolierten Hirnzellen durchgeführt, um den genauen Apoptose-Mechanismus, also des programmierten zellintern gesteuerten Zelltods, zu beobachten.

Es wurde festgestellt, dass obwohl bei Schlaganfall, Parkinson, Alzheimer, Huntington und anderen neurologische Erkrankungen unterschiedliche Entstehungsmechanismen zugrunde liegen, all diese Krankheiten eine gemeinsame Endstrecke der Apoptose aufweisen, bei der ein Enzym namens Parthanatos, kurz PARP, eine entscheidende Rolle spielt.

“Wir haben einige Jahre damit verbracht, den Zelluntergang im Gehirn Schritt für Schritt zu beobachten und die Rolle vom Enzym PARP identifizieren zu können”, sagt Dr. Dawson.

Vorherige Experimente haben gezeigt, dass das MAIF-Protein (mitchondrial apoptosis-inducing factor) seine ursprüngliche Lokalisation im Mitochondrium im Zellkern verlässt und dabei den Zelluntergang auslöst.

Außer dem MAIF, das eine entscheidende Rolle für den Zelluntergang spielt, gibt es noch andere für den Prozess bedeutsame Proteine. Prof. Wang von der University of Texas (Southwestern Medical Center) hat Tausende von menschlichen Proteinen analysiert, um diejenigen zu identifizieren, die mit dem MAIF stark interagieren und die DNA schädigen.

Es gelang den Forschern, 160 Proteine zu erkennen. Nach aufwendigen Experimenten, bei denen alle 160 Proteine eins nach dem anderen ausgeschaltet wurden, stellte sich heraus, dass das macrophage migration inhibitory factor-Protein sich an das MAIF bindet und somit die Endstrecke im Zelluntergang darstellt. Die Kombination von beiden Proteinen wurde, wie oben beschrieben, Parthanatos genannt.

Darüber hinaus haben Dr. Dawson et al einige chemische Wirkstoffe entwickelt, die die Wirkung vom MAIF-Protein blockiert und die Zellen so vor dem Untergang schützen können. Diese Wirkstoffe werden in kommenden Experimenten im Tiermodell getestet und so modifiziert, dass sie sicher und effizient beim Menschen wirken können. Außerdem wurde die Rolle von Parthanatos nur beim Schlaganfall sicher nachgewiesen. Andere Experimente bei Parkinson oder Alzheimer müssen noch durchgeführt werden.

Spannend bleibt die Frage, ob und inwieweit der verhinderte Zelluntergang tatsächlich Schädigungen verhindert bzw. vermindern kann.