Eine bahnbrechende Studie hat einen entscheidenden Weg für den Zelltod im Gehirn aufgedeckt, der auf eine äußerst seltene genetische Mutation zurückzuführen ist, die bei Kindern zu Neurodegeneration führt. Die Ergebnisse legen nahe, dass dieser als Ferroptose bekannte Mechanismus möglicherweise auch bei häufigeren neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Huntington eine wichtige Rolle spielt.
Die Entdeckung: Eine tödliche Mutation in GPX4
Forscher am Helmholtz-Zentrum München konzentrierten sich auf die Spondylometaphysäre Dysplasie vom Sedaghat-Typ (SSMD), eine genetische Störung, die erstmals 1980 identifiziert wurde. SSMD verursacht weltweit nur wenige Dutzend dokumentierte Fälle schwerer Gehirn- und Skelettanomalien, die häufig im frühen Säuglingsalter zum Tod führen. Die Genomsequenzierung ergab, dass Mutationen im GPX4 -Gen für die Krankheit von zentraler Bedeutung sind.
Warum das wichtig ist: Das GPX4 -Enzym fungiert als entscheidende Abwehr gegen Ferroptose, eine Form des programmierten Zelltods, der durch Eisenansammlung und oxidative Schäden an Zellmembranen ausgelöst wird. Wenn das Enzym aufgrund einer Mutation nicht mehr funktioniert, werden Neuronen sehr anfällig.
Wie es funktioniert: Ein kaputter Zellschutz
Die Studie, die an Mäusen und im Labor gezüchteten menschlichen Gehirnzellen (Organoiden) durchgeführt wurde, zeigte, dass das mutierte GPX4 -Enzym seine Fähigkeit verliert, Zellmembranen zu schützen. Laut Zellbiologe Marcus Conrad ist das Enzym wie ein „Surfbrett“, das an Zellmembranen entlangfährt und giftige Lipidperoxide neutralisiert. Bei einer Mutation fehlt jedoch die „Flosse“, sodass sie ihre Schutzfunktion nicht mehr erfüllen kann.
Forscher beobachteten, dass die Blockierung der Ferroptose mit chemischen Verbindungen den Nerventod sowohl bei Mäusen als auch bei im Labor gezüchteten Zellen verlangsamte. Dies deutet darauf hin, dass Ferroptose nicht nur eine Nebenwirkung der Neurodegeneration ist, sondern eine treibende Kraft dahinter.
Implikationen für die Demenzforschung
Traditionell konzentrierte sich die Demenzforschung auf Proteinablagerungen (Amyloid-Plaques) im Gehirn. Allerdings verlagert diese Studie den Fokus auf die zugrunde liegende Schädigung der Zellmembranen, die den degenerativen Prozess auslöst. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Stabilisierung von Zellmembranen eine praktikable Therapiestrategie für Demenz sein könnte.
Demenz im Kindesalter ist zwar selten, macht aber deutlich, dass die Neurodegeneration schon früh im Leben beginnen kann. Genomstudien haben es mit über 100 seltenen genetischen Störungen in Verbindung gebracht. Die Untersuchung dieser tragischen Fälle liefert wichtige Einblicke in die Entstehung von Neurodegeneration.
Der lange Weg zum Verständnis
Conrad betont, dass diese Entdeckung fast 14 Jahre Forschung erforderte, und unterstreicht die Bedeutung einer langfristigen Finanzierung für die Grundlagenforschung und die internationale Zusammenarbeit. Die Studie unterstreicht, dass ein tieferes Verständnis komplexer Krankheiten wie Demenz nachhaltige Anstrengungen erfordert.
Zusammenfassend wirft diese Forschung Licht auf einen bisher unerkannten Mechanismus des Zelltods im Gehirn und bietet einen neuen Weg zum Verständnis und potenziellen Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen. Die Erkenntnisse aus der Untersuchung dieser seltenen genetischen Mutation könnten weitreichende Auswirkungen auf Millionen Menschen haben, die an Demenz und anderen neurologischen Erkrankungen leiden.
