Fabrik der Erinnerungen
Einem Wissenschaftlerteam unter britischer Leitung ist es gelungen, eines der Proteine zu ermitteln, die beim Lernen und bei der Gedächtnisbildung eine zentrale Rolle spielen. Die Forschungsergebnisse, die in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) erschienen sind, haben bedeutende Auswirkungen auf die Erforschung der Alzheimer-Krankheit. Finanzielle Unterstützung erhielten die Forscher teilweise in Form einer Marie-Curie-Beihilfe für Spitzenforscher aus dem Sechsten Rahmenprogramm (RP6). Schon lange sind Wissenschaftler darum bemüht, den genauen Mechanismus nachzustellen, mit dem unser Gehirn Gelerntes abspeichert und Langzeiterinnerungen bildet. Erinnerungen werden in einem komplexen Neuronennetz gespeichert. Hierfür müssen die Neuronen einen Mechanismus auslösen, über den neue Proteine gebildet werden, die die Verbindungen (Synapsen) zwischen ihnen stärken. Von einer Gruppe von Proteinen, den G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR), weiß man, dass sie bei der Regulierung von Lern- und Gedächtnisleistungen eine wichtige Funktion einnehmen. Eine Unterart dieser GPCR, die Familie der "muscarinischen Acetylcholinrezeptoren", steht mit der Alzheimer-Krankheit in Zusammenhang. Der M1-muscarinische Rezeptor war Gegenstand neuerer Untersuchungen, deren Ergebnisse jedoch unsicher waren. Für die aktuelle Studie legten die Wissenschaftler den Schwerpunkt auf den M3-muscarinischen Rezeptor, ein Protein, das im zentralen Nervensystem stark exprimiert ist. Sie untersuchten eine Mausart, deren M3-muscarinischer Rezeptor phosphorylierungsdefizient war (unter Phosphorylierung versteht man das Anhängen einer Phosphatgruppe an ein Protein, wodurch dieses Protein entweder aktiviert oder deaktiviert wird). Nachdem diese Mäuse Angstsituationen ausgesetzt worden waren, wurde ihre Leistung mit der unbehandelter Mäuse verglichen. Nach diesen Versuchen wurde ihr Hirngewebe analysiert. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass sowohl der M3-Rezeptor als auch dessen Phosphorylierungszustand für die Lern- und Erinnerungsfähigkeit von entscheidender Bedeutung sind. "Dieses Protein kommt in dem Teil des Gehirns vor, in dem Erinnerungen abgespeichert werden", erläutert Prof. Andrew Tobin von der Universität Leicester im Vereinigten Königreich. "Wir haben herausgefunden, dass zum Ablegen von Erinnerungen dieses Protein - der sogenannte M3-muscarinische Rezeptor - aktiviert werden muss." Weiterhin hat die Forschergruppe erkannt, dass sich der M3-muscarinische Rezeptor bei der Bildung von Erinnerungen in ganz spezieller Weise verändert. Ohne diese Veränderung würden Erinnerungen erst gar nicht gebildet werden können. "In dieser Hinsicht deckt unsere Studie mindestens einen der Molekularmechanismen auf, die bei der Bildung von Erinnerungen im Gehirn ablaufen. Dies ist also ein großer Durchbruch für unser Verständnis darüber, wie wir Erinnerungen ablegen", freut sich Prof. Tobin. Die Studie liefert Antworten auf wichtige Fragen zur Funktionsweise des Gehirns und wird Wissenschaftlern dabei helfen, die Ursachen der Alzheimer-Krankheit zu erforschen. Bei dieser fortgeschrittenen Form von Demenz werden Hirnzellen zerstört, was zu schwerem Gedächtnisverlust und Schwierigkeiten beim Denken und Handeln führt. Bisher gibt es dafür noch keine Heilmethode. "Die Forschungsergebnisse sind nicht nur als solche interessant", so Prof. Tobin, "sondern wirken sich auch wesentlich auf den klinischen Bereich aus." "Eines der typischen Symptome bei der Alzheimer-Krankheit ist der Gedächtnisverlust. Im Zuge unserer Studie haben wir einen der zentralen Prozesse ermittelt, der für die Erinnerungs- und Lernfähigkeit eine Rolle spielt. Wir nehmen an, dass Medikamente, mit denen das in unserer Studie ermittelte Protein beeinflusst wird, bei der Alzheimer-Behandlung zum gewünschten Erfolg führen würden." Prof. Tobin ergänzt abschließend: "Es war faszinierend, die molekularen Prozesse zu beobachten, die an der Gedächtnisbildung beteiligt sind. Wir haben uns nicht nur über die wissenschaftliche Bedeutung unserer Ergebnisse gefreut, sondern auch darüber, dass unsere Arbeit die Entwicklung von Arzneimitteln zur Alzheimer-Behandlung beeinflussen könnte."
Länder
Vereinigtes Königreich, Vereinigte Staaten