{"id":134226,"date":"2022-07-17T11:45:34","date_gmt":"2022-07-17T11:45:34","guid":{"rendered":"https:\/\/swissfederalism.ch\/role-of-copper-parkinson-disease\/"},"modified":"2022-07-17T13:00:42","modified_gmt":"2022-07-17T13:00:42","slug":"rolle-kupfer-parkinson-krankheit","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/swissfederalism.ch\/de\/rolle-kupfer-parkinson-krankheit\/","title":{"rendered":"Die Rolle von Kupfer bei der Parkinson-Krankheit"},"content":{"rendered":"

Die Rolle von Kupfer bei der Parkinson-Krankheit<\/span><\/h1>\n

Die Belastung durch Kupfer in der Umwelt und das Alpha-Synuclein-Protein im menschlichen Gehirn k\u00f6nnten eine wichtige Rolle bei der Entstehung der Parkinson-Krankheit spielen: Die Ergebnisse der Forscher k\u00f6nnten zur Entwicklung neuer Strategien f\u00fcr die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen beitragen.<\/em><\/span><\/h3>\n
\"Rilevamento<\/a>
Die Empa-Forscher Peter Nirmalraj und Olena Synhaivska und Silvia Campioni (von rechts nach links) erforschen wichtige Schritte im molekularen Prozess der Parkinson-Krankheit \u00a9EMPA<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Lange vor dem Auftreten des typischen Muskelzitterns k\u00f6nnte das Auftreten von defekten Proteinen im Gehirn ein fr\u00fches Anzeichen f\u00fcr die Parkinson-Krankheit sein, obwohl die Ursachen noch nicht vollst\u00e4ndig bekannt sind. Forschende der Empa und der Universit\u00e4t Limerick<\/em> in Irland haben nun die abnorme Form dieser Alpha-Synukleine<\/strong> in Form von Proteinringen genauer unter die Lupe genommen und konnten so auch den Zusammenhang mit der Umweltverschmutzung durch Kupfer im Nanomassstab sichtbar machen. Dies wirft ein neues Licht auf die Entstehung von neurodegenerativen Erkrankungen und die Rolle von Biometallen im Krankheitsprozess. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnten die Ergebnisse M\u00f6glichkeiten zur Verbesserung der Fr\u00fchdiagnose und der Behandlung der Krankheit bieten.<\/span><\/p>\n

Raimondo Pische – ein Lebenswerk, das auf einem sehr sorgf\u00e4ltigen toxikologischen Aspekt beruht<\/a><\/strong><\/span><\/p>\n

Metallverd\u00e4chtig<\/span><\/h2>\n

\u00dcber die Parkinson-Krankheit ist bekannt, dass Neuronen im Gehirn absterben, was einen Mangel an dem Neurotransmitter Dopamin verursacht. In den fortgeschrittenen Stadien der Krankheit f\u00fchrt dies zu Muskelzittern, Muskelsteifheit und sogar zu Unbeweglichkeit. Diese langsam fortschreitende Krankheit ist nach der Alzheimer-Krankheit die zweith\u00e4ufigste neurodegenerative Erkrankung der Welt. Umweltfaktoren wie Pestizide oder Metalle k\u00f6nnten den Ausbruch von Parkinson beg\u00fcnstigen. Das Team um den Empa-Forscher Peter Nirmalraj vom Labor „Transport at Nanoscale Interfaces<\/strong>“ untersucht diese Hypothese mit Hilfe von chemischen Bildgebungs- und Spektroskopietechniken und – in Zusammenarbeit mit dem Team von Damien Thompson von der Universit\u00e4t Limerick – mit Computersimulationen. Die Forscher nehmen ein Protein ins Visier, das an mehreren molekularen Prozessen bei der Entstehung der Parkinson-Krankheit beteiligt ist: Alpha-Synuclein. Bei den Betroffenen aggregiert dieses k\u00f6rpereigene Protein und verursacht den Tod der Nervenzellen. Die Forscher vermuten, dass Kupfer in hohen Konzentrationen in diese Prozesse eingreift und den Krankheitsprozess beschleunigt.<\/span><\/p>\n

\"Le<\/a>
Die mit einem Rasterkraftmikroskop aufgenommenen Bilder zeigen Alpha-Synuclein in Form von Fibrillen (links). Bringt man das Protein in eine kupferhaltige L\u00f6sung, bilden sich stattdessen ringf\u00f6rmige Strukturen (rechts). \u00a9 EMPA<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Die Ringe des Teufels<\/span><\/h2>\n

Um die Aggregation von Alpha-Synuclein auf der Nanoskala sichtbar zu machen, stellte die Empa-Forscherin Silvia Campioni vom Labor f\u00fcr Zellulose und Holzwerkstoffe das Protein k\u00fcnstlich her. Mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie konnten die Forschenden dann \u00fcber einen Zeitraum von zehn Tagen beobachten, wie das Protein zun\u00e4chst in L\u00f6sung einzelne unl\u00f6sliche fadenf\u00f6rmige Strukturen bildete, bevor es sich schliesslich zu einem dichten Netzwerk von Fibrillen zusammenballte. Anhand der Bilder l\u00e4sst sich die Umwandlung des l\u00f6slichen Proteins in agglomerierte Fibrillen von etwa 1 Mikrometer L\u00e4nge, wie sie beim Fortschreiten der Krankheit auftritt, mit beeindruckender Genauigkeit im Labor beobachten. F\u00fcgten die Forscher der Proteinl\u00f6sung dann Kupferionen hinzu, zeigten sich unter dem Mikroskop v\u00f6llig andere Strukturen: Ringf\u00f6rmige Proteinstrukturen von etwa 7 Nanometern, so genannte Oligomere, erschienen innerhalb weniger Stunden in der R\u00f6hre. Die Existenz solcher Ring-Oligomere und ihre zellsch\u00e4digende Wirkung sind bereits bekannt. Zudem traten die l\u00e4ngeren faserartigen Strukturen fr\u00fcher auf als in einer kupferfreien L\u00f6sung. „Einerseits scheinen hohe Dosen von Kupfer den Aggregationsprozess zu beschleunigen“, sagt Peter Nirmalraj. Andererseits entwickelt sich diese ungew\u00f6hnliche ringf\u00f6rmige Proteinstruktur unter dem Einfluss von Kupfer aber auch relativ schnell, was den Beginn des pathologischen Prozesses markieren oder sogar ausl\u00f6sen k\u00f6nnte. Die Forscher analysierten die Bindung von Kupferionen an alpha-Synuclein auch mit Computersimulationen der Molekulardynamik in kleinen Schritten von 10 bis 100 Nanosekunden.<\/span><\/p>\n

Erstes Experiment<\/span><\/h2>\n

Da sich die Oligomerringe zu Beginn der Proteinumwandlung bilden, k\u00f6nnten sie als Angriffspunkte f\u00fcr neue Therapieformen genutzt werden, hofft Nirmalraj. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnten die Ergebnisse zur Entwicklung eines Tests f\u00fcr Parkinson beitragen, mit dem die Krankheit in einem fr\u00fchen Stadium in K\u00f6rperfl\u00fcssigkeiten nachgewiesen werden kann, z. B. anhand von Proben der R\u00fcckenmarksfl\u00fcssigkeit.<\/span><\/p>\n

Die Parkinson-Krankheit in K\u00fcrze<\/span><\/h2>\n

Die Parkinson-Krankheit ist eine chronisch fortschreitende neurodegenerative Erkrankung (Absterben von Nervenzellen), bei der es zu Problemen mit der Beweglichkeit des K\u00f6rpers kommt, mit verlangsamten Bewegungen, Muskelsteifheit und Zittern.<\/span><\/p>\n

Es handelt sich um eine der h\u00e4ufigsten neurodegenerativen Erkrankungen mit etwa 10 Millionen Betroffenen weltweit. Die meisten „Parkinsonianer“ sind zum Zeitpunkt der Diagnose \u00fcber 60 Jahre alt, und M\u00e4nner sind h\u00e4ufiger betroffen als Frauen.<\/span><\/p>\n

Erstmals beschrieben wurde die Krankheit 1817 von dem englischen Arzt James Parkinson (daher der Name), und obwohl die Forschung seither gro\u00dfe Anstrengungen unternommen hat, um ihren Ursprung zu ergr\u00fcnden, sind die genauen Ursachen der Parkinson-Krankheit nach wie vor unbekannt. Die derzeitigen Behandlungen k\u00f6nnen die Symptome lindern, das Fortschreiten der Krankheit jedoch nicht aufhalten oder stoppen.<\/span><\/p>\n

Quelle: EMPA<\/span><\/p>\n

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