Verletzliches Nervensystem: Was beeinflusst die Schutzhülle?

FAU-Forscher bringen Licht in den komplexen biochemischen Mechanismus

Etwa 200.000 Menschen in Deutschland leiden laut der Deutschen Multiple Sklerose Gesellschaft an Multipler Sklerose (MS), einer schweren unheilbaren neurologischen Erkrankung. Die Ursachen sind noch lange nicht geklärt, bekannt ist aber, dass das Immunsystem irrtümlich die Umhüllung der körpereigenen Nervenfasern angreift. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) um Prof. Dr. Michael Wegner fanden nun zusammen mit Forschern aus Münster heraus, wie die Bildung dieser Schutzhülle durch Eiweißmoleküle reguliert wird. In der Zukunft könnte mit diesem Wissen zum Beispiel MS-Patienten geholfen werden, indem nach einem Schub die Bildung neuer Myelinscheiden angeregt wird (doi: 10.1038/s41467-018-03336-3).

Das menschliche Gehirn entspricht einem Hochleistungsrechner, in dem es darauf ankommt, die zahlreichen einzelnen Prozessoren möglichst effizient miteinander über Hochgeschwindigkeitskabel zu verschalten. Die einzelnen Nervenzellen – zwischen 90 und 100 Milliarden – stellen die Prozessoren dar, ihre von Mark- oder Myelinscheiden umgebenen Fortsätze die Glasfaserkabel. Dabei ist die Geschwindigkeit der Informationsleitung ganz entscheidend von der Qualität der Myelinscheide abhängig, die von besonderen Gehirnzellen, den Oligodendrozyten, gebildet wird. Schädigungen der Markscheide oder der Zellen, aus denen sie hervorgeht, führen zu schweren Erkrankungen wie der MS. In deren Verlauf gehen schließlich auch die Nervenzellen selbst zugrunde.

Komplexe Mechanismen steuern die Myelinbildung

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Michael Wegner, Inhaber des Lehrstuhls für Biochemie und Pathobiochemie der FAU, erforscht, wie Oligodendrozyten die Bildung ihrer Myelinscheiden steuern. Nur mit diesem Wissen ist es möglich, neurologische Erkrankungen, wie die MS, zu verstehen. Die Arbeitsgruppe hat bereits Eiweißmoleküle, wie „Sox10“, identifiziert, die die Bildung und den Erhalt der Myelinscheiden regulieren.

Ziel des neuen Projektes war, zu verstehen, wie die bereits bekannten regulatorischen Eiweiße in den Oligodendrozyten bei der Myelinbildung zusammenwirken. Dabei stellte sich heraus, dass zum erfolgreichen Zusammenspiel der bekannten Moleküle weitere benötigt werden, die als „Nfat-Proteine“ bezeichnet werden. Sie sind vor allem wegen ihrer Funktion im Immunsystem bekannt. Nur wenn Nfat-Proteine in den Oligodendrozyten vorhanden sind, können auch alle anderen benötigten Eiweißmoleküle gemeinsam in diesen Zellen existieren, ohne sich gegenseitig zu verdrängen.

Forschungsergebnisse können in der Zukunft MS-Patienten helfen

In ihrer Arbeit, die gerade in Nature Communications erschienen ist, zeigte die Arbeitsgruppe von Prof. Wegner um Dr. Matthias Weider in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Dr. Tanja Kuhlmann am Universitätsklinikum Münster die genaueren biochemischen Mechanismen: Eine Hemmung der Nfat-Proteine beeinträchtigt die Fähigkeit von Oligodendrozyten der Ratte, der Maus, aber auch des Menschen zur Myelinbildung. Tatsächlich ist bei MS-Patienten das Vorkommen dieser Proteine in den Oligodendrozyten der von der Krankheit betroffenen Hirnbereiche verringert. Ob das aber eine der Ursachen für die Schäden ist, bleibt bisher unklar. „Die Zusammenhänge sind sehr komplex“, betont Michael Wegner.

Das Forschungsprojekt ist sehr eng an die Fragestellungen angelehnt, an denen Wissenschaftler der Naturwissenschaftlichen und der Medizinischen Fakultät in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Graduiertenkolleg der FAU zur „Entwicklung und Vulnerabilität des Zentralnervensystems“ arbeiten. Die gewonnenen Erkenntnisse haben nicht nur eine Bedeutung für die Grundlagenforschung, sondern auch für die Medizin. Denn eine gezielte Stimulierung der Nfat-Proteine könnte beispielsweise künftig dazu genutzt werden, die Bildung neuer Myelinscheiden zu fördern, etwa nach einem Schub bei MS-Patienten.

Weitere Substanzen müssen noch entwickelt werden

Derzeit sind solche stimulierenden Substanzen allerdings noch nicht verfügbar. Bisher wurden nur Stoffe entwickelt, die Nfat-Proteine in ihrer Aktivität hemmen: Cyclosporin A und Tacrolimus. Sie werden in der Medizin vor allem eingesetzt, um das Immunsystem in Schach zu halten und so zum Beispiel eine Organabstoßung bei Transplantatempfängern zu verhindern. Interessanterweise findet man bei diesen Patienten nicht selten neurologische Störungen, die durch einen Verlust der Myelinscheiden hervorgerufen werden. Die neuen Forschungsergebnisse legen nahe, dass diese schwerwiegenden Nebenwirkungen eine direkte Folge der medikamentösen Hemmung von Nfat-Proteinen sind. Deshalb wäre es hier dringend erforderlich, die Medikation zu verbessern.

Die Daten machen die Bedeutung der Nfat-Proteine für die Myelinbildung deutlich und eröffnen einen neuen Ansatz für die Behandlung bisher unheilbarer neurologischer Krankheiten.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Michael Wegner
Tel.: 09131/85-24620
michael.wegner@fau.de