Forschende haben ein bislang unerkanntes Merkmal der Alzheimer-Krankheit identifiziert: dichte Ansammlungen geschädigter Mitochondrien – der Organellen, die unsere Zellen mit Energie versorgen – die sich in Neuronen anstauen. Die in Nature Neuroscience veröffentlichte Entdeckung könnte Wissenschaftlern ein neues Ziel für Therapien und einen frischen diagnostischen Marker für die häufigste Demenzform liefern.

Das Team aus Biochemikern, Genetikern und Gerontologen der University of Minnesota fand diese „Mitochondrien-Plaques" (MPs) in den Gehirnen gentechnisch veränderter Mäuse und in postmortalen Gehirnen von Alzheimer-Patienten – nicht jedoch bei altersgleichen gesunden Kontrollpersonen. Die Ansammlungen entstehen durch gestörte Mitophagie, den Prozess, mit dem Zellen beschädigte Mitochondrien recyceln, und sie bilden sich direkt innerhalb der Neuronen – anders als die bekannten Amyloid-Plaques, die sich zwischen den Zellen ablagern.

„Anders als die Amyloid-Plaques außerhalb der Zellen scheinen diese Plaques die Neuronen direkt zu beeinträchtigen, was sie zu einem potenziell neuen Angriffsziel für Alzheimer-Therapien macht", sagte Zellbiologin Xiuli Dan, Erstautorin der Studie.

Um den Prozess in Aktion zu sehen, entwickelten die Forschenden transgene Mäuse mit einem „Mitophagie-Reporter" namens Keima – einem pH-empfindlichen, aus Korallen stammenden Fluoreszenzprotein, das in der Nähe neutraler Mitochondrien grün und in der Nähe saurer orange leuchtet. Die Mäuse zeigten bereits in Woche 15 – vergleichbar mit dem frühen Erwachsenenalter – erste Ansammlungen, die mit zunehmendem Alter dichter und saurer wurden, während die Recycling-Kapazität des Gehirns nachließ.

Die Plaques enthielten reichlich Amyloid-Vorläuferprotein – die Quelle der Amyloid-beta-Peptide – und vermischten sich im Krankheitsverlauf zunehmend mit Amyloid-Plaques. Sie sammelten sich zudem in den Neuriten, den Axon- und Dendriten-Fortsätzen, die die elektrischen und chemischen Signale des Gehirns senden und empfangen, und schienen die Lysosomen, die zellulären „Müllabfuhren", zu überfordern.

Die Ergebnisse könnten ein Rätsel der Alzheimer-Forschung erklären: Patienten, die gegen Amyloid-beta immunisiert wurden, zeigten erfolgreiche Plaque-Beseitigung, erlitten aber dennoch Neurodegeneration. Die Forschenden vermuten, dass künftige Therapien Ansätze kombinieren müssen – die sowohl Amyloid-beta-Plaques als auch Mitochondrien-Plaques angreifen – und dass die Stärkung der Mitophagie vor ihrem Versagen helfen könnte, die Krankheit zu verlangsamen oder sogar zu verhindern. „Indem wir verstehen, wie diese Plaques entstehen und zur Krankheitsprogression beitragen, könnten wir neue Strategien entwickeln, um Alzheimer zu verlangsamen oder gar zu verhindern", sagte Biochemiker Paul Robbins.

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