CH-Dübendorf | Kupferbelastungen in der Umwelt und das Eiweiss Alpha-Synuclein im menschlichen Gehirn könnten eine wichtige Rolle im Krankheitsgeschehen der Parkinson-Krankheit spielen. Ein Team der Empa und der University of Limerick konnte zeigen, wie das körpereigene Protein unter Einfluss von grossen Mengen an Kupfer-Ionen eine ungewöhnliche Gestalt annimmt. Die Erkenntnisse sollen helfen, neue Strategien für die Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen zu entwickeln.
Die Ursachen der Parkinson-Krankheit sind bisher nicht vollständig geklärt. Lange bevor bei Betroffenen das typische Muskelzittern einsetzt, könnte das Auftauchen von fehlerhaften Proteinen im Gehirn ein erstes Anzeichen sein. Die abnorme Gestalt dieser Alpha-Synucleine in Form von Eiweiss-Ringen haben Forschende der Empa und der irischen University of Limerick nun genauer unter die Lupe genommen. Hierbei gelangen ihnen Einblicke im Nanobereich in den Zusammenhang des Proteins mit Umweltbelastungen durch Kupfer im Nanobereich sichtbar machen. Dies wirft ein neues Licht auf die Entstehung der neurodegenerativen Erkrankung und die Rolle von Biometallen im Krankheitsprozess. Zudem könnten die Erkenntnisse Möglichkeiten bieten, die Früherkennung und die Therapie zu verbessern.
Über das Krankheitsgeschehen von Parkinson ist bisher bekannt, dass bestimmte Nervenzellen im Gehirn absterben, was einen Mangel des Botenstoffs Dopamin zur Folge hat. Im Hauptstadium der Erkrankung kommt es darum zu Muskelzittern und Muskelstarre bis hin zur Bewegungslosigkeit. Das langsam fortschreitende Leiden ist nach der Alzheimer-Krankheit die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung der Welt. Umweltfaktoren wie Pestizide oder Metalle könnten das Auftreten von Parkinson begünstigen.
Verdächtige Metall-Ionen
Das Team um Empa-Forscher Peter Nirmalraj vom «Transport at Nanoscale Interfaces» Labor geht diesem Verdacht mit bildgebenden Verfahren, chemischer Spektroskopie und Computersimulationen nach. Dabei haben die Forschenden ein Protein ins Visier genommen, das an mehreren molekularen Prozessen bei der Parkinson-Entstehung beteiligt ist: Alpha-Synuclein. Bei Betroffenen verklumpt dieser körpereigenen Eiweissstoff und lässt Nervenzellen absterben. Die Forschenden vermuten, dass Kupfer in hohen Konzentrationen in diese Prozesse eingreift und das Krankheitsgeschehen beschleunigt.
Bild: Protein-Detektei: Die Empa-Forschenden Peter Nirmalraj und Olena Synhaivska vom «Transport at Nanoscale Interfaces» Labor und Silvia Campioni vom «Cellulose & Wood Materials» Labor (v.r.n.l.) ergründen wichtige Schritte im molekularen Krankheitsgeschehen von Parkinson. Bild: Empa
