Alzheimer-Forschung: Neue Erkenntnisse durch bildgebendes Verfahren
Ein neues Bild des Gehirns könnte den Schlüssel zum Verständnis der Alzheimerkrankheit bergen. Bestimmte vertikale Strukturen, auch Mikroröhren genannt, kommen in der Cerebralcortex eines jeden normalen Gehirns vor. Bei Menschen, welche an Alzheimer erkrankt sind, sind sie jedoch unterbrochen, berichten Wissenschaftler der Universität Boston in der Titelgeschichte der Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Science in der Ausgabe vom heutigen 9ten Mai.
Kontroll-Daten
Alzheimer-Daten
Ein neues Bild des Gehirns könnte den Schlüssel zum Verständnis der Alzheimerkrankheit bergen
Bostoner Wissenschaftler konnten erstmals Mikroröhren im Gehirn beobachten
Bestimmte vertikale Strukturen, auch Mikroröhren genannt, kommen in der Cerebralcortex eines jeden normalen Gehirns vor. Bei Menschen, welche an Alzheimer erkrankt sind, sind sie jedoch unterbrochen, berichten Wissenschaftler der Universität Boston in der Titelgeschichte der Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Science in der Ausgabe vom heutigen 9ten Mai.
"Diese Strukturen werden normalerweise in der cerebralen Cortex, dem Großhirn angetroffen, jenem aus sechs Schichten aufgebauten Bereich des menschlichen Gehirns. Sie kontrollieren die höheren Funktionen wie rationales Denken und Sprechen. Es könnte sein, daß sie den Schlüssel zum Verständnis und vielleicht zur Umkehr der Verwüstungen bedeuten, welche diese zerstörerische Krankheit anrichtet", sagt H. Eugene Stanley, welcher als "Co-Senior" Autor die wissenschaftliche Untersuchung betreute und Direktor des Polymerzentrums der Universität Boston ist.
Eine Arbeitsgruppe von Physikern arbeitete gemeinsam an Gewebeproben, welche Bradley Hyman, Direktor der Alzheimer Forschungseinheit am Allgemeinen Massachussetts Krankenhaus, zur Verfügung stellte. Sie entwickelten ein neues bildgebendes Verfahren, beruhend auf einem Ansatz aus der statistischen Physik, und konnten auf dieser Weise das Gehirngewebe analysieren und visualisieren. Sie verglichen Gewebe aus dem Gehirn von Patienten, welche an Alzheimer und einem damit verbundenen Zustand, dem "Lewy body dementia" (LBD) erkrankt waren, mit dem Gewebe aus dem Gehirn einer Kontrollgruppe.
Das neue bildgebende Verfahren zeigte Ketten aus elf Neuronen, die wie die Segmente einer Schlange untereinander verbunden sind. Sie verlaufen bei der Kontrollgruppe senkrecht durch alle Bedeutungsebenen, Schichten, des Großhirns. "Im Falle einer LBD-Erkrankung konnten wir nahezu keine einzige solcher Mikroröhren sehen", sagt der Hauptautor Sergey Buldyrev, "und bei Alzheimer-Patienten sind diese Röhren wesentlich kleiner und auch schwächer ausgeprägt als in denen unserer Kontrollgruppe."
Von diesen Mikroröhren wird seit einiger Zeit angenommen, daß sie eine Rolle spielen für die Gehirnfunktionen, aber es ist das erste Mal, daß sie quantifiziert und verglichen werden können in normalen und erkranktem Gewebe. Weiterhin deckt die Studie auf, daß die Abwesenheit von Mikroröhren direkt proportional zur Anzahl des fibrillären Gewirrs im Gehirn ist, nicht jedoch verbunden ist mit dem Ausmaß seniler Arteriosklerose. Das fibrilläre Gewirr und die Arteriosklerose sind die beiden Hauptveränderungen im cerebralen Gewebe, von denen die Wissenschaft heute annimmt, daß sie den Tod von Gehirnzellen bewirken, den wir als Alzheimer charakterisieren.
"Wir fanden, daß im Falle einer Alzheimer und LBD-Krankheit die Mikroröhrenorganisation unterbrochen ist - und daß diese Unterbrechung möglicherweise mit der kognitiven Beeinträchtigung verbunden ist", sagt Buldyrev. "Dieses Ergebnis paßt auch zu der Tatsache, daß bei Alzheimer-Patienten nahezu die Hälfte der Neuronen verloren gehen. Das läßt es uns als sehr wahrscheinlich betrachten, daß überhaupt jegliche Form der Organisation im Großhirn verloren geht. Bei LBD hingegen sind nur etwa zehn Prozent der Neuronen verloren - und dennoch erscheint es so, daß es eine dramatische Abwesenheit an Mikroröhren in diesem Gewebe gibt. Die Unterbrechung der mikroröhrenartigen Organisation im Großhirn ist überraschend und führt uns zu der Vermutung, daß der Verlust an vertikaler Organisation verbunden ist mit dem kognitiven Verlust in dieser Krankheit."
Das bildgebende Verfahren beruht auf Methoden, welche auf dem Feld der statistischen Physik zum Studium von Flüssigkeiten und Kristallen entwickelt wurden. Es schließt die Entwicklung und Bestimmung einer zentrierten Dichtematrix im unmittelbaren Umfeld eines jeden Neurons in einem solchen Gewebe ein. Hieraus wurde ein Durchschnittswert für viele Neuronen gebildet. So konnte die statistisch zu erwartende Umgebung eines typischen Neurons berechnet werden. Diese Technik erlaubt den Wissenschaftlern, winzige Bereiche der neuronalen Architektur zu vergrößern, zum Beispiel solche Mikroröhren.
Die Technik könnte eines Tages eingesetzt werden, um Gewebeveränderungen bei anderen neuronalen Krankheiten, wie der Schizophrenie, zu studieren, vermuten die Bostoner Wissenschaftler.
Der vollständige Text ist vor der Veröffentlichung verfügbar unter der Titelzeile vom 18ten April verfügbar unter http://www.pnas.org/papbyrecent.shtml
Bilder finden Sie unter: http://polymer.bu.edu/...ron/naturesub_pics/natsub.html
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Übersetzung: Jochen Brinkmann M.A., Pressereferent der TU Clausthal
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