Wie wirkt sich die Alzheimer-Krankheit auf das Gehirn aus?

Beim gesunden Altern schrumpft das Gehirn normalerweise bis zu einem gewissen Grad, verliert aber überraschenderweise keine Neuronen in großer Zahl.

Bei der Alzheimer-Krankheit sind die Schäden jedoch weit verbreitet, da viele Neuronen ihre Funktion einstellen, die Verbindungen zu anderen Neuronen verlieren und absterben. Die Alzheimer-Krankheit stört Prozesse, die für Neuronen und ihre Netzwerke lebenswichtig sind, darunter Kommunikation, Stoffwechsel und Reparatur.

Zunächst zerstört die Alzheimer-Krankheit typischerweise die Neuronen und ihre Verbindungen in den Teilen des Gehirns, die für das Gedächtnis zuständig sind, einschließlich des entorhinalen Kortex und des Hippocampus. Später sind Bereiche der Großhirnrinde betroffen, die für Sprache, logisches Denken und soziales Verhalten zuständig sind. Schließlich werden auch viele andere Bereiche des Gehirns geschädigt. Mit der Zeit verliert eine Person mit Alzheimer allmählich ihre Fähigkeit, unabhängig zu leben und zu funktionieren.

Was sind die Hauptmerkmale des Gehirns bei Alzheimer?

Im Gehirn einer Person mit Alzheimer-Krankheit finden viele molekulare und zelluläre Veränderungen statt. Diese Veränderungen können im Hirngewebe nach dem Tod unter dem Mikroskop beobachtet werden. Derzeit wird untersucht, welche Veränderungen die Alzheimer-Krankheit verursachen und welche eine Folge der Krankheit sind.

Amyloid-Plaques

Das Beta-Amyloid-Protein, das bei Alzheimer eine Rolle spielt, kommt in verschiedenen molekularen Formen vor, die sich zwischen den Neuronen ablagern. Es entsteht durch den Abbau eines größeren Proteins, des so genannten Amyloid-Vorläuferproteins. Eine Form, Beta-Amyloid 42, gilt als besonders giftig. Im Alzheimer-Gehirn verklumpen abnormale Mengen dieses natürlich vorkommenden Proteins und bilden Plaques, die sich zwischen den Neuronen ansammeln und die Zellfunktionen stören. Die Forschung arbeitet daran, besser zu verstehen, wie und in welchem Stadium der Krankheit die verschiedenen Formen von Beta-Amyloid die Alzheimer-Krankheit beeinflussen.

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Neurofibrilläre Knäuel

Neurofibrilläre Tangles sind abnorme Ansammlungen eines Proteins namens Tau, die sich im Inneren von Neuronen ansammeln. Gesunde Neuronen werden im Inneren teilweise von Strukturen gestützt, die Mikrotubuli genannt werden und dazu beitragen, Nährstoffe und Moleküle vom Zellkörper zum Axon und den Dendriten zu leiten. In gesunden Neuronen bindet Tau normalerweise an Mikrotubuli und stabilisiert sie. Bei der Alzheimer-Krankheit jedoch führen anormale chemische Veränderungen dazu, dass sich Tau von den Mikrotubuli ablöst und an andere Tau-Moleküle anhaftet, wodurch Fäden entstehen, die sich schließlich zu Knäueln innerhalb der Neuronen verbinden. Diese Verknotungen blockieren das Transportsystem des Neurons, was die synaptische Kommunikation zwischen den Neuronen beeinträchtigt.

Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die mit der Alzheimer-Krankheit zusammenhängenden Veränderungen des Gehirns auf ein komplexes Zusammenspiel zwischen abnormalen Tau- und Beta-Amyloid-Proteinen und verschiedenen anderen Faktoren zurückzuführen sind. Es hat den Anschein, dass sich abnormales Tau in bestimmten Gehirnregionen ansammelt, die am Gedächtnis beteiligt sind. Beta-Amyloid verklumpt zu Plaques zwischen den Neuronen. Wenn der Beta-Amyloid-Spiegel einen Kipppunkt erreicht, kommt es zu einer raschen Ausbreitung von Tau im gesamten Gehirn.

Chronische Entzündungen

Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass chronische Entzündungen durch die Ansammlung von Gliazellen verursacht werden, die normalerweise dazu beitragen sollen, das Gehirn von Ablagerungen frei zu halten. Eine Art von Gliazellen, die Mikroglia, nimmt in einem gesunden Gehirn Abfallstoffe und Toxine auf und vernichtet sie. Bei der Alzheimer-Krankheit gelingt es den Mikroglia nicht, Abfälle, Schutt und Proteinansammlungen, einschließlich Beta-Amyloid-Plaques, zu beseitigen. Die Forscher versuchen herauszufinden, warum die Mikroglia diese lebenswichtige Funktion bei Alzheimer nicht erfüllen.

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Ein Schwerpunkt der Untersuchung ist ein Gen namens TREM2. Normalerweise weist TREM2 die Mikrogliazellen an, Beta-Amyloid-Plaques aus dem Gehirn zu entfernen, und hilft bei der Bekämpfung von Entzündungen im Gehirn. In den Gehirnen von Menschen, bei denen dieses Gen nicht normal funktioniert, lagern sich Plaques zwischen den Neuronen ab. Astrozyten – eine andere Art von Gliazellen – erhalten das Signal, bei der Beseitigung der Ablagerungen und anderer Zelltrümmer mitzuhelfen, die zurückbleiben. Diese Mikroglia und Astrozyten sammeln sich um die Neuronen herum, können aber ihre Aufgabe, die Ablagerungen zu beseitigen, nicht erfüllen. Darüber hinaus setzen sie Chemikalien frei, die chronische Entzündungen verursachen und die Neuronen, die sie eigentlich schützen sollen, weiter schädigen.

Vaskuläre Beiträge zur Alzheimer-Krankheit

Menschen mit Demenz haben selten nur Alzheimer-bedingte Veränderungen in ihren Gehirnen. Eine Reihe von Gefäßproblemen – Probleme, die die Blutgefäße betreffen, wie Beta-Amyloid-Ablagerungen in den Hirnarterien, Arteriosklerose (Arterienverkalkung) und Mini-Schlaganfälle – können ebenfalls eine Rolle spielen.

Gefäßprobleme können zu einer verminderten Durchblutung und Sauerstoffversorgung des Gehirns sowie zu einem Zusammenbruch der Blut-Hirn-Schranke führen, die das Gehirn normalerweise vor schädlichen Substanzen schützt und gleichzeitig Glukose und andere notwendige Faktoren durchlässt. Bei einer Person mit Alzheimer verhindert eine gestörte Blut-Hirn-Schranke, dass Glukose das Gehirn erreicht, und verhindert den Abbau von toxischen Beta-Amyloid- und Tau-Proteinen. Dies führt zu Entzündungen, die die Gefäßprobleme im Gehirn verstärken. Da die Alzheimer-Krankheit sowohl eine Ursache als auch eine Folge von Gefäßproblemen im Gehirn zu sein scheint, suchen Forscher nach Möglichkeiten, diesen komplizierten und zerstörerischen Kreislauf zu unterbrechen.

Verlust von neuronalen Verbindungen und Zelltod

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Wenn bei der Alzheimer-Krankheit Neuronen im gesamten Gehirn geschädigt werden und absterben, können die Verbindungen zwischen den Neuronen-Netzwerken zusammenbrechen, und viele Gehirnregionen beginnen zu schrumpfen. Im Endstadium der Alzheimer-Krankheit ist dieser Prozess, die sogenannte Hirnatrophie, weit verbreitet und führt zu einem erheblichen Verlust an Hirnvolumen.

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