PIP2 und Piezo1: Neuer Mechanismus bei Alzheimer und Demenz entdeckt

Eine verringerte Durchblutung des Gehirns gilt als wichtiger Faktor bei zahlreichen Formen von Demenz, darunter Alzheimer. Forschende haben nun einen neuen Mechanismus identifiziert, der diesen Blutfluss reguliert und möglicherweise auch erklärt, wie er gestört wird.

Ein Fettmolekül trägt dazu bei, das Gleichgewicht dieses Systems aufrechtzuerhalten, wie ein Forschungsteam der University of Vermont herausgefunden hat. In Mausmodellen der Alzheimer-Krankheit führte eine Störung dieses Gleichgewichts zu Problemen.

Wurde das Ungleichgewicht korrigiert, normalisierte sich der Blutfluss weitgehend wieder. Das eröffnet einen vielversprechenden neuen Ansatz, um demenzbedingte Veränderungen im Gehirn besser zu verstehen und zu behandeln.

„Diese Entdeckung ist ein enormer Fortschritt bei unseren Bemühungen, Demenz und neurovaskuläre Erkrankungen zu verhindern“, sagt der Pharmakologe Osama Harraz.

Piezo1 und PIP2 regulieren die Durchblutung des Gehirns

Aufbauend auf früheren Untersuchungen von Endothelzellen, welche die Innenseite von Blutgefäßen auskleiden, konzentrierte sich das Team auf das Protein Piezo1. Es fungiert in diesen Zellen als Drucksensor. Wird dieser Sensor übermäßig aktiviert, kann er die Durchblutung des Gehirns beeinträchtigen.

Anhand der Analyse der Gehirnaktivität bei Mäusen stellten die Forschenden fest, dass ein Fettmolekül namens PIP2 Piezo1 bremst. Sind Gehirnzellen aktiv, fallen die PIP2-Werte ab, woraufhin Piezo1 aktiviert wird und den Blutfluss dorthin erhöht, wo er benötigt wird.

In Mausmodellen für Alzheimer waren die PIP2-Spiegel ungewöhnlich niedrig. Dadurch wurde Piezo1 überaktiv, was den Blutfluss in Bereichen steigerte, in denen er nicht gebraucht wurde, und die gesamte Durchblutung störte.

Entscheidend war, dass sich die normalen Muster des Blutflusses weitgehend wiederherstellen ließen, als die Forschenden die PIP2-Werte bei diesen Mäusen anheben konnten.

Bedeutung für Demenz und vaskuläre Demenz

Wie dieser Mechanismus genau funktioniert, ist noch nicht abschließend geklärt. Die Untersuchung war kurzfristig angelegt und beschränkte sich auf Mäuse. Dennoch stellt sie einen weiteren vielversprechenden Forschungsbereich dar, um die zugrunde liegenden Ursachen von Demenz zu untersuchen.

Die vaskuläre Demenz, bei der eine eingeschränkte Durchblutung des Gehirns wesentlich beiträgt, zählt zu den häufigsten Demenzformen und betrifft weltweit Millionen Menschen. Auch bei Alzheimer dürften Probleme mit dem Blutfluss eine Rolle spielen, obwohl die schädliche Ansammlung toxischer Proteine vermutlich bedeutsamer ist.

Da der Blutfluss die Versorgung des Gehirns mit Sauerstoff und Nährstoffen steuert, reichen die möglichen Folgen über Demenz hinaus. Das richtige Gleichgewicht zu erhalten, ist unerlässlich, damit das Gehirn ordnungsgemäß arbeiten kann.

„Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für einen therapeutischen Ansatz zur Verbesserung der zerebralen Durchblutung bei Erkrankungen, bei denen die Piezo1-Aktivität verändert ist, und könnten Auswirkungen haben, die über die Kontrolle der Hirndurchblutung hinausgehen“, schreiben die Forschenden in ihrer veröffentlichten Studie.

Nächste Schritte bei der Alzheimer-Forschung

Obwohl das Verständnis von Demenz kontinuierlich wächst, ist weiterhin vieles darüber unbekannt, wie diese Erkrankungen entstehen oder weshalb manche Menschen anfälliger sind als andere. Selbst bei vaskulärer Demenz ist noch nicht vollständig klar, welche Faktoren zur beeinträchtigten Durchblutung beitragen.

Studien wie diese helfen, solche Wissenslücken zu schließen, indem sie die beteiligten molekularen Akteure aufzeigen.

Als Nächstes will das Forschungsteam präzise untersuchen, wie PIP2 mit Piezo1 interagiert. Dieses Zusammenspiel zu verstehen, wird entscheidend sein, um das System zu kontrollieren und möglicherweise einen gesunden Blutfluss – und vielleicht auch die kognitive Funktion – wiederherzustellen.

„Wir entschlüsseln die komplexen Mechanismen dieser verheerenden Erkrankungen, und nun können wir darüber nachdenken, wie sich diese Biologie in Therapien übertragen lässt“, sagt Harraz.

Die Forschungsergebnisse wurden in PNAS veröffentlicht.