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Verursachen Nanopartikel aus Kupfer und Eisen Morbus Alzheimer?

Die Erkrankung an Alzheimer kann einen erheblichen Verlust an Lebenszeit und Lebensqualität verursachen. Zig Millionen Menschen weltweit sind bereits betroffen, zudem steigt die Zahl der Patientinnen und Patienten Jahr für Jahr an.

Das physische Erkennungszeichen der Krankheit ist die Bildung kleiner Ablagerungen aus unlöslichen Proteinen – bekannt als Amyloid – im Gehirn der Betroffenen. Dennoch ließ sich bislang das Fortschreiten der Krankheit auch durch Therapien, die die Bildung dieser Ablagerungen stoppten, nicht verhindern. Dies lässt vermuten, dass es sich bei diesen Ablagerungen mehr um einen Nebeneffekt als um den Auslöser der Krankheit handeln könnte.
In den vergangenen Jahren wurde als mögliche Erklärung der Ursache für Alzheimer-Demenz die Hypothese vorgeschlagen, dass ein Hauptprozess, der zum Absterben der Gehirnzellen führt, von chemischen Reaktionen zwischen verschiedenen Proteinen im Gehirn und essenziellen Metallen, etwa Kupfer und Eisen, mitbestimmt werden könnte.

Um diese Mechanismen genauer zu untersuchen, nutzten Prof. Dr. Frederik Lermyte vom Fachbereich Chemie der TU Darmstadt sowie Forschende der Universität von Warwick, der Universität Keele, der Universität von Texas in San Antonio und der Case Western Reserve Universität verschiedene Techniken, einschließlich Massenspektrometrie und Röntgenmikroskopie, mit der sich kleinste Zellstrukturen und -elemente dreidimensional darstellen lassen, ohne das Gewebe durch Schnitte und Färbung zu verändern. Hierbei fanden sie heraus, dass in den Amyloid-Ablagerungen in den Gehirnen von betroffenen Alzheimer-PatientInnen sowohl die normale wasserlösliche Form dieser Metalle als auch Nanopartikel aus Kupfer und Eisen zu finden waren (siehe Science Advances, Online-Veröffentlichung am 9.6.2021).

Diese Nanopartikel spielten bisher keine bekannte Rolle in der Humanbiologie. Eine mögliche und recht wahrscheinliche Erklärung für das Absterben der Gehirnzellen wäre, dass die chemischen Reaktionen, die zur Bildung der Metall-Nanopartikel führen, auch reaktive Sauerstoffspezies entstehen lassen, die toxisch für die Zellen des Gehirns sind. Dies könnte ein wichtiger Hinweis auf den Mechanismus der Alzheimer-Krankheit sein, auf dessen Basis zukünftige Therapien entwickelt werden könnten, um in diesen Prozess einzugreifen, schreiben die Forschenden in ihrer Publikation.

Quelle: TU Darmstadt