Alzheimer: Perineuronale Netze schützen soziale Erinnerungen bei Mäusen

In den frühen Stadien der Alzheimer-Krankheit lässt das Kurzzeitgedächtnis häufig schleichend nach. Gleichzeitig nehmen Probleme wie Stimmungsschwankungen, Orientierungslosigkeit und Konzentrationsschwierigkeiten zu.

Mit dem Fortschreiten der Erkrankung belasten diese Folgen sowohl die Betroffenen als auch ihre Angehörigen stark. Mitunter bemerken Familie und Freunde Anzeichen eines besonders grausamen Symptoms: den Verlust des sozialen Gedächtnisses, durch den Patienten vertraute Menschen nicht mehr erkennen können.

Eine neue Mäusestudie von Forschenden der University of Virginia School of Medicine und von Virginia Tech deutet darauf hin, dass Störungen spezialisierter Strukturen an den Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen entscheidend zu diesem allmählichen Gedächtnisverlust beitragen könnten.

Perineuronale Netze und soziale Erinnerung bei Alzheimer

„Eine strukturelle Veränderung zu finden, die einen bestimmten Gedächtnisverlust bei Alzheimer erklärt, ist sehr spannend“, sagt der Neurowissenschaftler Harald Sontheimer von der University of Virginia. „Es ist ein völlig neuer Angriffspunkt, und wir haben bereits geeignete Wirkstoffkandidaten zur Hand.“

Bei gesunden Erwachsenen bilden sogenannte perineuronale Netze in bestimmten Hirnregionen eine netzartige Matrix um Nervenzellen. Dort steuern sie die neuronale Plastizität, schützen vor oxidativem Stress und stabilisieren die synaptischen Kontakte, über die Nervenzellen miteinander verbunden sind.

Wie Sontheimer und andere Forschende in früheren Arbeiten gezeigt haben, ermöglichen diese stabilisierenden Netze die reibungslose Kommunikation zwischen Nervenzellen. Diese Kommunikation ist wiederum wichtig, damit Nervenzellen Erinnerungen aufzeichnen und speichern können.

Da die Autoren vermuteten, dass ein Versagen dieser Netze zum Fortschreiten von Alzheimer beitragen könnte, untersuchten sie diese Hypothese in der neuen Studie an Mäusen.

Schäden im Hippocampusbereich CA2

Verschlechterten sich die perineuronalen Netze im als CA2 bezeichneten Teil des Hippocampus, konnten sich die Mäuse nicht mehr an andere Mäuse erinnern. Die Fähigkeit, neue Erinnerungen an Gegenstände in ihrer Umgebung zu bilden, blieb dagegen erhalten.

Erkenntnisse aus Mäusestudien lassen sich zwar nicht immer auf Menschen übertragen, doch die Ergebnisse ähneln häufigen Erfahrungen von Menschen mit Alzheimer: Das soziale Gedächtnis schwindet oft früher als die Erinnerung an Objekte. Frühere Forschung weist darauf hin, dass CA2 für das soziale Gedächtnis unverzichtbar ist.

„Bei Alzheimer fällt es Menschen aufgrund des Verlusts einer Gedächtnisform, die als soziales Gedächtnis bezeichnet wird, schwer, sich an Familie und Freunde zu erinnern. Wir haben festgestellt, dass die netzartige Hülle der perineuronalen Netze diese sozialen Erinnerungen schützt“, erklärt die Hauptautorin Lata Chaunsali, Doktorandin der Neurowissenschaften an der UVA.

MMP-Hemmer bewahrten Erinnerungsfunktionen

Die Autoren wollten nicht nur einen möglichen Mechanismus aufdecken, sondern auch prüfen, ob sich der Verlust sozialer Erinnerungen bei Mäusen verhindern lässt, indem dieser Prozess gestört wird.

Dafür setzten sie Matrix-Metalloproteinase-Hemmer (MMP-Hemmer) ein, die auch als mögliche Krebsmedikamente untersucht werden. Sie blockieren die Aktivität von MMPs – Enzymen, die Proteine der extrazellulären Matrix auflösen können, darunter jene in perineuronalen Netzen.

Falls MMP-Hemmer diese Netze erhalten könnten, so die Hoffnung der Forschenden, würden die Verbindungen möglicherweise auch das soziale Gedächtnis schützen. Ihre Versuche mit einem Alzheimer-Mausmodell scheinen diese Erwartung zu bestätigen.

Die Studie ergab, dass Mäuse, die MMP-Hemmer erhielten, weniger Schäden an ihren perineuronalen Netzen aufwiesen. Trotz Alzheimer bewahrten sie außerdem mehr Funktionen des sozialen Gedächtnisses.

„In unserer Forschung mit Mäusen konnten sich die an dieser Krankheit leidenden Tiere besser an ihre sozialen Interaktionen erinnern, wenn wir diese Hirnstrukturen frühzeitig schützten“, sagt Chaunsali.

„Unsere Forschung wird uns dabei helfen, einer neuen, nicht traditionellen Möglichkeit zur Behandlung oder – noch besser – zur Vorbeugung der Alzheimer-Krankheit näherzukommen, die heute dringend benötigt wird“, fügt sie hinzu.

Weltweit leben schätzungsweise 55 Millionen Menschen mit Demenz; mehr als 60 Prozent der Fälle gehen auf Alzheimer zurück. Da die Bevölkerung weiter altert, dürften diese Zahlen steigen und im kommenden Jahrzehnt möglicherweise 80 Millionen übersteigen.

Die neuen Befunde seien vielversprechend, aber vorläufig, betonen die Forschenden. Weitere Untersuchungen seien erforderlich, um die Ergebnisse zu bestätigen und ihre Übertragbarkeit auf Menschen zu prüfen.

„Obwohl wir Medikamente haben, die den Verlust perineuronaler Netze und damit den Gedächtnisverlust bei der Krankheit verzögern können, müssen Sicherheit und Wirksamkeit unseres Ansatzes weiter erforscht werden, bevor er für Menschen in Betracht gezogen werden kann“, sagt Sontheimer.

Die Studie erschien in Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association.