Salk-Studie zeigt, dass Diabetes den Proteinspiegel erhöht, der mit Alzheimer-Merkmalen in Zusammenhang steht

Salk-Studie zeigt, dass Diabetes den Proteinspiegel erhöht, der mit Alzheimer-Merkmalen in Zusammenhang steht

Mausmodell könnte Hinweise auf Mechanismus liefern, der Diabetes und Alterung mit Alzheimer verbindet

LA JOLLA, CA – Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass es einen Zusammenhang zwischen ihnen geben könnte Diabetes mit einem Alzheimer-Krankheit, aber die physiologischen Mechanismen, durch die Diabetes die Gehirnfunktion und die Wahrnehmung beeinflusst, sind nicht vollständig geklärt. In einer neuen Studie veröffentlicht in AlternzelleForscher des Salk Institute for Biological Studies zeigen erstmals, dass Diabetes die Entwicklung von Alterungsmerkmalen fördert, die möglicherweise frühen pathologischen Ereignissen bei Alzheimer zugrunde liegen.

Insbesondere fand das Salk-Team einen Anstieg zweier Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit – die Ansammlung von Amyloid-Beta (Abeta) und Tau-Protein – im Gehirn diabetischer Mäuse, insbesondere in Zellen, die Blutgefäße umgeben. Abeta, das fehlgefaltete Peptid, von dem angenommen wird, dass es teilweise die Alzheimer-Krankheit verursacht, aggregiert in Astrozyten, sternförmigen Gehirnzellen, die bei Interaktion mit Abeta entzündliche Moleküle freisetzen, die Neuronen zerstören können. Bisher war dies in Mausmodellen für Typ-1-Diabetes (T1D) nicht gezeigt worden.

Wissenschaftlicher Mitarbeiter Antonio Currais und Pamela Maher, leitende Wissenschaftlerin, Labor für Zelluläre Neurobiologie.

Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

„Unsere Studie bestätigt und erweitert die Zusammenhänge zwischen Diabetes, Alterung und Alzheimer“, sagt die leitende Autorin Pamela Maher, leitende Wissenschaftlerin bei Salk's Labor für Zelluläre Neurobiologie. „Wir zeigen, dass Typ-1-Diabetes die gefäßassoziierte Amyloid-Beta-Ansammlung im Gehirn erhöht und eine beschleunigte Gehirnalterung verursacht.“

Die Ergebnisse legen nahe, dass das neurovaskuläre System ein guter Kandidat für neue therapeutische Ziele zur Behandlung von Alzheimer im Frühstadium der Krankheit sein könnte.

Dieses Mikroskopbild zeigt Blutgefäße im Gehirn einer Maus (grün), umgeben von Amyloid-Beta-Peptiden (rot), einem Bestandteil der Amyloid-Plaques, die im Gehirn von Alzheimer-Patienten vorkommen. Salk-Forscher fanden heraus, dass sich diese Peptide im Gehirn diabetischer und älterer Mäuse ansammeln, ein Befund, der helfen könnte, den Zusammenhang zwischen Diabetes und Alzheimer zu erklären.

Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

Alzheimer und Diabetes sind zwei Krankheiten, die in der US-Bevölkerung alarmierend schnell zunehmen. Alzheimer betrifft jeden zehnten Amerikaner über 10 Jahre und fast 65 Prozent der über 50-Jährigen. Ebenso leiden mehr als 85 Prozent der Amerikaner (ungefähr 8 Millionen Menschen) an Diabetes, wobei die überwiegende Mehrheit dieser Personen über 26 Jahre alt ist.

Maher sagt, ihr Team sei sich über den genauen Mechanismus hinter dem Anstieg von Abeta und Tau im Gehirn von Mäusen nicht sicher, aber ihre Daten deuten darauf hin, dass Veränderungen in Astrozyten sowie andere entzündungsfördernde Prozesse und die Bindung von Proteinen an Zuckermoleküle (sogenannte Non -enzymatische Glykation) kann dazu beitragen.

„Astrozyten spielen eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung von Nervenzellen im Gehirn“, sagt der Hauptautor der Studie, Antonio Currais, Postdoktorand bei Salk. „Sowohl chronische periphere Entzündungen als auch eine erhöhte nicht-enzymatische Glykation sind mit Diabetes verbunden, und diese Veränderungen können sich auf das Gehirn auswirken und die Astrozytenfunktion verändern, was schließlich zu Alzheimer-ähnlichen Veränderungen führt.“

Alle Nervenzellen sind eng mit Blutgefäßen verbunden, da sie für ihre Funktion Nährstoffe – insbesondere Glukose (Zucker) und Sauerstoff – aus dem Blut benötigen. Astrozyten erleichtern den Nährstofftransfer zwischen Blutgefäßen und Zellen. Die Ansammlung von Abeta an Stellen, an denen Astrozyten mit Blutgefäßen interagieren, lässt darauf schließen, dass dies den Nährstofftransport beeinträchtigen könnte. Die Art der Abeta-Lokalisierung, die in Mahers Mausmodellen beobachtet wurde, findet sich auch bei menschlichen Alzheimer-Patienten

Um den Beitrag von Diabetes zur Alzheimer-bedingten Pathologie im gealterten Gehirn zu untersuchen, induzierten die Salk-Forscher T1D in zwei Sätzen von Mausmodellen. Eine Gruppe, bekannt als SAMP8-Mäuse, altert schneller und entwickelt eine frühe Verschlechterung des Lernens und Gedächtnisses sowie eine Reihe von Gehirnveränderungen, die denen bei Alzheimer ähneln. Die andere Gruppe, SAMR1-Mäuse, die in dieser Studie aus demselben Genpool wie die SAMP8-Mäuse stammten, altern normal.

Anhand dieser Mäuse untersuchten Maher und ihre Kollegen, wie T1D mit dem Alter interagiert und zur Alzheimer-bedingten Pathologie beiträgt. Sie zeigten, dass T1D eine Vielzahl pathologischer Veränderungen im Gehirn beider Mäusestämme hervorruft, die durch vorzeitiges Altern noch verstärkt werden.

Die Salk-Studie ist die erste, die zeigt, dass diese Veränderungen denen ähneln, die bei alten nicht-diabetischen SAMP8-Mäusen beobachtet werden, und einzigartige pathologische Veränderungen, wie z. B. einen Anstieg von Entzündungsmarkern, bei alten T1D-SAMP8-Mäusen identifiziert.
Im Gegensatz zu den meisten Mausstudien zur Alzheimer-Krankheit wurden Mahers Mäuse nicht so konstruiert, dass sie große Mengen an menschlichem Abeta oder Tau produzieren, sodass alle ihre Beobachtungen von natürlich vorkommendem Abeta und Tau stammten.

Weitere Forscher an der Studie waren Marguerite Prior und Professor David Schubert von Salk's Labor für Zelluläre Neurobiologie; David Lo, von Salk's Labor für neuronale Struktur und Funktion; und Corinne Jolivalt von der University of California, San Diego.

Die Arbeit wurde unterstützt durch die National Institutes of Health, die Fritz B. Burns Foundation, die Bundy Foundation, die Fundação para a Ciência ea Tecnologia und die Alzheimer-Vereinigung.

Über das Salk Institute for Biological Studies:
Das Salk Institute for Biological Studies ist eine der weltweit herausragenden Grundlagenforschungseinrichtungen, in der international renommierte Dozenten in einem einzigartigen, kollaborativen und kreativen Umfeld grundlegende Fragen der Biowissenschaften untersuchen. Salk-Wissenschaftler konzentrieren sich sowohl auf Entdeckungen als auch auf die Betreuung zukünftiger Forschergenerationen und leisten bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis von Krebs, Alterung, Alzheimer, Diabetes und Infektionskrankheiten, indem sie Neurowissenschaften, Genetik, Zell- und Pflanzenbiologie und verwandte Disziplinen studieren.

Die Leistungen der Fakultät wurden mit zahlreichen Ehrungen gewürdigt, darunter Nobelpreise und Mitgliedschaften in der National Academy of Sciences. Das 1960 vom Polioimpfpionier Jonas Salk, MD, gegründete Institut ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation und ein architektonisches Wahrzeichen.