Eine Form des Vitamins B3 könnte gegen die Neurodegeneration bei Parkinson helfen.

Vitamin B3 gegen Parkinson?

Wirkstoff schützt Nervenzellen vor dem Absterben

Neuer Therapieansatz: Eine Form des Vitamins B3 könnte gegen die Neurodegeneration bei Parkinson helfen. Wie erste Tests mit menschlichen Zellen zeigen, scheint der Wirkstoff den defekten Energiestoffwechsel in betroffenen Hirnzellen wieder anzukurbeln – und sie dadurch vor dem Absterben zu schützen. Bei erkrankten Fliegen führte die Gabe des Vitamins dazu, dass die Tiere länger ihr Bewegungsvermögen behielten. Weiterführende Studien sollen das Potenzial dieses Ansatzes nun genauer erforschen.

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Zittrige Hände, steife Muskeln und verlangsamte Bewegungen – das sind die typischen Symptome von Parkinson. Über sechs Millionen Menschen leiden weltweit an dieser zweithäufigsten neurodegenerativen Erkrankung nach Alzheimer. In Deutschland sind 220.000 Patienten betroffen.

Die eigentlichen Ursachen des Leidens sind nach wie vor unbekannt. Klar aber ist: Parkinson zeichnet sich durch ein fortschreitendes Absterben von Nervenzellen aus, insbesondere gehen dabei Dopamin-produzierende Neuronen in der sogenannten Substantia nigra im Mittelhirn zugrunde. Wissenschaftler suchen deshalb unter Hochdruck nach Wirkstoffen, die diese Neurodegeneration stoppen oder zumindest verlangsamen können.

Geschädigte Kraftwerke

Auf ein vielversprechendes Mittel könnten dabei nun Michela Deleidi von der Universität Tübingen und ihre Kollegen gestoßen sein. Sie hatten sich auf die Tatsache konzentriert, dass in den betroffenen Nervenzellen die Mitochondrien beschädigt sind – Zellbestandteile, die für die Energieproduktion verantwortlich sind.

"Studien haben gezeigt, dass eine Form des Vitamins B3 bei gesunden Versuchspersonen den Energiestoffwechsel der Zellen ankurbelt", sagt Deleidi. Wie würde sich das Vitamin auf kranke Zellen auswirken?

Um das herauszufinden, entnahmen die Forscher Zellen aus der Haut von Parkinsonpatienten und programmierten diese so um, dass sie sich zunächst zu Stammzellen und anschließend zu Nervenzellen weiterentwickelten. Auch in den so entstandenen Neuronen war die Funktion der Mitochondrien beeinträchtigt. Mithilfe der Vitamin-B3-Form Nicotinamid-Ribosid versuchte das Team nun, in diesen Zellen die Bildung neuer Mitochondrien anzuregen.

Vor dem Zelltod geschützt

Wie erwartet, stieg durch die Gabe des Vitamins die Konzentration eines Coenzyms namens NAD in den Zellen an. Denn bei dem Nicotinamid-Ribosid handelt es sich um eine Vorstufe dieses Coenzyms, das bei der Bildung von Mitochondrien eine wichtige Rolle spielt. Tatsächlich hatte der NAD-Anstieg einen durchschlagenden Effekt, wie Deleidi berichtet: "Der Energiehaushalt in den Nervenzellen verbesserte sich stark. Es bildeten sich neue Mitochondrien und die Energieproduktion erhöhte sich." Als Folge waren die Zellen besser vor dem Absterben geschützt.

Doch wirkt sich der verbesserte Energiestoffwechsel wirklich auf die für Parkinson typischen Beschwerden aus? Das testeten die Wissenschaftler im Versuch mit Fliegen, die an einer genetisch mitbedingten Form der Erkrankung litten. Dafür reicherten sie das Futter der Insekten mit dem Vitamin an. Eine Kontrollgruppe bekam dieses Nahrungsergänzungsmittel nicht.

Weitere Studien nötig

Das Ergebnis: Bei den behandelten Fliegen starben nicht nur viel weniger Nervenzellen ab als bei den unbehandelten. Sie behielten darüber hinaus auch länger ihr Bewegungsvermögen und hatten weniger Probleme beim Laufen und Klettern, wie das Team berichtet. "Diese Ergebnisse legen nahe, dass der Verlust von Mitochondrien tatsächlich eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von Parkinson spielt", sagt Deleidi.


Nach Ansicht der Forscher könnte die Gabe von Nicotinamid-Ribosid ein vielversprechender neuer Therapieansatz sein. Doch ob das Vitamin Parkinsonpatienten wirklich helfen kann, können in Zukunft erst weitere Studien zeigen. (Cell Reports, 2018; doi: 10.1016/j.celrep.2018.05.009)

Autophagie ist die Recycling-Fabrik der Zellen

Autophagie

Autophagie: Die Müllabfuhr in unseren Zellen. Diese Entsorgung – wörtlich "Selbst-Fressen" – beseitigt Reste von Krankheitserregern, aber auch fehlgebildete oder überflüssig gewordenen Proteine und spielt daher auch für Krankheiten wie Parkinson eine Rolle.

Die Autophagie ist die Recycling-Fabrik der Zellen: Sie sorgt für Energie in Zeiten, wenn durch Hunger und Stress der Energienachschub knapp wird. Die Zelle beginnt dann, alte oder nicht essenzielle Bauteile zu verdauen, um daraus Energie zu gewinnen. Gleichzeitig trägt sie beim Embryo dazu bei, dass sich die verschiedenen Zelltypen und Gewebe entwickeln.

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Fahndung nach der Müllabfuhr

Als zelluläre "Müllabfuhr" sorgt die Autophagie bei einer Infektion dafür, dass bakterielle oder viralen Erreger abgebaut und eliminiert werden. Eine entscheidende Rolle spielt diese Entsorgung zudem für die Gesunderhaltung der Zelle, indem sie fehlgebildete oder beschädigte Proteine und Zellbausteine beseitigt.

Schon in den 1950er Jahren hatten Forscher entdeckt, dass es in Zellen Kompartimente gibt, in denen besonders viele proteinzersetzende Enzyme vorkommen. Später beobachtete man, dass in diesen "Lysosomen" sogar ganze Zellbestandteile vorhanden sein können und möglicherweise abgebaut werden Der Verdacht lag nahe, dass hier die zelluläre Müllabfuhr aktiv ist.

Spurensuche in Hefezellen

Doch wie diese zelleigene Entsorgung funktioniert und welche Schritte sie umfasst, ließ sich lange nicht feststellen. Das Problem dabei: Offenbar gab es einen Zwischenschritt, der zu entsorgende Materialien zu den Lysosomen transportiert und dabei schon "vorzerkleinert". Doch diese bläschenartigen Transporter entzogen sich der Beobachtung, weil sie zu kurzlebig waren.

Eine Lösung für dieses Dilemma fand erst 1992 Yoshinori Ohsumi von der Universität Tokio. Der Forscher entschloss sich, die Frage der Autophagie anhand von Zellen der Bierhefe näher zu untersuchen. Seine Idee: Wenn es ihm gelänge, den Abbau der bläschenartigen Autophagosomen zu unterbinden, dann müssten sie lange genug erhalten bleiben, um sie und die in ihnen ablaufenden Vorgänge näher untersuchen zu können.

Rundliche Körperchen in hungernden Zellen

Um das zu erreichen, züchtete Ohsumi einen Hefestamm, dem die Enzyme fehlten, die normalerweise Vakuolen und andere zelleigene Bläschen abbauen. Dann ließ er diese Zellen hungern, um sie dazu zu bringen, sich sozusagen selbst zu verdauen – denn dann müssten die gesuchten Autophagosomen auftreten.

Und tatsächlich: Innerhalb von Stunden waren flüssigkeitsgefüllten Hohlräume in den Hefezellen mit kleinen runden Körperchen gefüllt – den Autophagosomen. Ohsumi hatte damit erstmals diese entscheidenden Akteure der zelleigenen Müllabfuhr dingfest gemacht und damit die Voraussetzung für die weitere Erforschung der Autophagie geschaffen.

Steuer-Gene und Proteine identifiziert

Nun folgte der nächste entscheidende Schritt: Ohsumi setzte die Hefezellen einer Chemikalie aus, die zufällige Mutationen in deren Erbgut auslöste. Seine Idee dahinter: Wenn die Mutation ein Gen trifft, das für die Autophagie und die Bildung der Autophagosomen zuständig ist, dann müsste diese Zelle keine dieser Körperchen mehr bilden können.

Durch ständige Wiederholung gelang es Ohsumi im Laufe des nächsten Jahres, die ersten für die Autophagie essenziellen Gene zu identifizieren. Durch weitere Experimente konnte er wenig später auch die Proteine charakterisieren, die von diesen Genen produziert werden. Letztlich gelang es dem Forscher so, die gesamte Kaskade der Proteine und Proteinkomplexe zu entschlüsselt, die die Autophagie der Zelle regulieren.

"Fundamentale Bedeutung"

Dank Ohsumi und den auf seinen Arbeiten basierenden Forschungen wissen wir heute, wie die zelleigene Müllabfuhr gesteuert wird und welche entscheidenden physiologischen Funktionen sie hat. Durch ihre Funktion als "Aufräumer" spielt die Autophagie auch eine Schlüsselrolle für Krankheiten wie Parkinson, aber auch Krebs.

"Autophagie ist schon seit über 50 Jahren bekannt, aber ihre fundamentale Bedeutung für Physiologie und Medizin wurde erst durch Yoshinori Ohsumis Paradigmen-verändernden Forschung in den 1990er Jahren bekannt", heißt es in der Begründung des Nobelpreis-Komitees. "Für seine Entdeckungen erhält Ohsumi den diesjährigen Nobelpreis in Physiologie/Medizin."

(Nobel Foundation, 04.10.2016 - NPO)