Wissenschaftler entdecken versteckte Gehirnzellen, die die Ansammlung von Tau-Proteinen bei Alzheimer stoppen könnten

Die Ansammlung von Tau-Protein im Gehirn ist ein charakteristisches Merkmal der Alzheimer-Krankheit. In einer Studie, die in der Fachzeitschrift „Cell Press Blue” veröffentlicht wurde, beschreiben Forscher einen neu identifizierten biologischen Prozess, der Aufschluss darüber geben könnte, wie es zur Ansammlung von Tau kommt.

Die Forschung kombinierte Tierversuche, Zellstudien und Analysen von Gewebe von Patienten. Die Ergebnisse weisen auf eine wichtige Rolle von Tanyzyten hin, spezialisierten Gehirnzellen, die die Kommunikation zwischen dem Gehirn und dem Rest des Körpers regulieren. „Unsere Ergebnisse zeigen eine bisher unterschätzte, krankheitsrelevante Rolle der Tanyzyten bei der Neurodegeneration“, sagt der korrespondierende Autor Vincent Prevot vom INSERM in Frankreich. „Die Konzentration auf die Gesundheit der Tanyzyten könnte ein Weg sein, um die Tau-Clearance zu verbessern und das Fortschreiten der Krankheit zu begrenzen.“

Was sind Tanyzyten?

Tanyzyten sind nicht-neuronale Gehirnzellen, die sich hauptsächlich im dritten Ventrikel des Gehirns befinden. Frühere Studien haben gezeigt, dass sie dabei helfen, Stoffwechselsignale zwischen dem Blutkreislauf und der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (CSF) zu übertragen. Diese Flüssigkeit umgibt das Gehirn und das Rückenmark und fungiert als Kommunikationsnetzwerk, das dabei hilft, das innere Gleichgewicht des Körpers aufrechtzuerhalten.

Der dritte Ventrikel ist ein mit Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (Liquor cerebrospinalis, CSF) gefüllter Hohlraum im Zentrum des Gehirns, der Teil des ventrikulären Systems ist. Dieses System dient unter anderem dazu, den Liquor zu produzieren, zu transportieren und das Gehirn zu schützen. Tanyzyten befinden sich in der Auskleidung dieses Ventrikels und bilden eine besondere Form von Ependymzellen, die durch ihre längliche Struktur auffallen. Sie besitzen lange Zellfortsätze, die von der Oberfläche des Ventrikels tief in das umgebende Hirngewebe hineinreichen, insbesondere in den Hypothalamus.

Der Hypothalamus ist eine zentrale Schaltstelle für viele lebenswichtige Regulationsprozesse des Körpers, darunter Hunger und Sättigung, Energiehaushalt, Körpertemperatur, Hormonsteuerung und circadiane Rhythmen. Tanyzyten spielen in diesem Bereich eine wichtige Vermittlerrolle, da sie als Schnittstelle zwischen dem Blutkreislauf, der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit und den Nervenzellen des Hypothalamus fungieren. Über spezielle Transportmechanismen können sie verschiedene Stoffwechselsignale, etwa Hormone, Nährstoffe oder andere chemische Botenstoffe, aus dem Blut aufnehmen und diese an das Gehirn weiterleiten. Dadurch tragen sie dazu bei, dass das Gehirn kontinuierlich Informationen über den aktuellen Zustand des Körpers erhält, beispielsweise über den Energiebedarf oder den Glukosespiegel im Blut.

Ein wichtiger Aspekt ihrer Funktion besteht darin, dass Tanyzyten die Kommunikation zwischen dem peripheren Körper und dem zentralen Nervensystem regulieren. Sie wirken gewissermaßen als Sensoren und Vermittler: Einerseits registrieren sie Veränderungen im Blut, andererseits geben sie diese Informationen über den Liquor oder über direkte Kontakte zu Nervenzellen weiter. Der Liquor, der Gehirn und Rückenmark umgibt, dient dabei nicht nur als mechanischer Schutz, sondern auch als Transportmedium für Signalmoleküle. Durch dieses Netzwerk können Informationen relativ schnell im zentralen Nervensystem verteilt werden.

Darüber hinaus deuten neuere Forschungen darauf hin, dass Tanyzyten möglicherweise auch an der Bildung neuer Nervenzellen beteiligt sein könnten. Einige Studien legen nahe, dass bestimmte Untertypen dieser Zellen Eigenschaften von Stammzellen besitzen und unter bestimmten Bedingungen neue neuronale oder gliale Zellen hervorbringen können. Diese Fähigkeit könnte insbesondere im Hypothalamus wichtig sein, um Anpassungen an langfristige Veränderungen im Stoffwechsel oder im Energiehaushalt zu ermöglichen.

Wie Tanyzyten helfen, toxisches Tau zu entfernen

Tanyzyten könnten eine bislang unterschätzte Rolle beim Schutz des Gehirns vor neurodegenerativen Erkrankungen spielen, insbesondere im Zusammenhang mit der Entfernung des Proteins Tau. Tau ist ein Protein, das normalerweise in Nervenzellen vorkommt und dort die Stabilität der sogenannten Mikrotubuli unterstützt. Diese Mikrotubuli bilden eine Art Transportsystem innerhalb der Zellen und sind wichtig für die Weiterleitung von Nährstoffen und Signalen. Unter bestimmten Bedingungen kann Tau jedoch seine normale Struktur verändern, sich fehlfalten und zu toxischen Aggregaten zusammenlagern. Solche Ansammlungen sind ein charakteristisches Merkmal der Alzheimer-Krankheit und stehen in engem Zusammenhang mit dem fortschreitenden Verlust von Nervenzellen und kognitiven Funktionen.

In der neuen Studie untersuchten die Wissenschaftler, wie Tanyzyten dazu beitragen, schädliche Moleküle wie Tau zu eliminieren und so die Gesundheit des Gehirns zu unterstützen. Ihre Ergebnisse zeigen, dass diese Zellen toxische Substanzen aus der CSF in den Blutkreislauf transportieren, wo sie aus dem Körper ausgeschieden werden können. Wenn dieses Transportsystem nicht richtig funktioniert, kann sich Tau im Gehirn ansammeln. „Überraschenderweise konnten wir in Nagetier- und Zellmodellen nicht nur zeigen, dass Tanyzyten tatsächlich an der Beseitigung von Tau beteiligt sind, sondern auch, dass Tanyzyten im Gehirn von Alzheimer-Patienten fragmentiert waren und Veränderungen in der Genexpression aufwiesen, die mit dieser Shuttle-Funktion zusammenhängen“, sagte Prevot.

 Da der Liquor als Transportmedium für verschiedene Moleküle im Gehirn fungiert, stellt er auch einen möglichen Weg dar, über den toxische Substanzen aus dem Gehirn entfernt werden können. Die Forschenden konnten zeigen, dass Tanyzyten Tau-Moleküle aus der CSF aufnehmen und anschließend über ihre langen Zellfortsätze in Richtung von Blutgefäßen transportieren. Von dort gelangen die Moleküle in den Blutkreislauf, wo sie schließlich über die normalen Entgiftungs- und Ausscheidungsmechanismen des Körpers entfernt werden können.

Reinigungsmechanismus bei Alzheimer-Patienten gestört

In diesem Prozess fungieren Tanyzyten gewissermaßen als „Shuttle-System“ oder Transportbrücke zwischen dem Liquor und dem Blut. Sie erkennen bestimmte Moleküle, nehmen sie aktiv auf und schleusen sie durch ihre Zellstruktur weiter. Dieser Mechanismus ist besonders wichtig, weil das Gehirn durch die Blut-Hirn-Schranke stark geschützt ist. Zwar verhindert diese Barriere, dass viele schädliche Stoffe aus dem Blut in das Gehirn gelangen, gleichzeitig erschwert sie jedoch auch den Abtransport von Abfallstoffen aus dem Gehirngewebe. Tanyzyten könnten deshalb eine wichtige alternative Route für die Entsorgung solcher Stoffwechselprodukte darstellen.

Die Ergebnisse der Studie zeigen außerdem, dass dieser Reinigungsmechanismus bei Alzheimer-Patienten gestört sein könnte. In Untersuchungen von Gehirngewebe stellten die Forschenden fest, dass Tanyzyten bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit strukturelle Veränderungen aufweisen. Viele dieser Zellen waren fragmentiert, also teilweise zerbrochen oder beschädigt, und zeigten Veränderungen in der Genexpression, die mit ihrer Transportfunktion zusammenhängen. Solche Veränderungen könnten dazu führen, dass die Zellen ihre Aufgabe als Transport- und Entsorgungssystem nicht mehr effizient erfüllen können. Wenn toxisches Tau nicht ausreichend aus der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit entfernt wird, kann es sich im Gehirn anreichern und die Bildung von sogenannten Neurofibrillenbündeln fördern – einem der wichtigsten pathologischen Kennzeichen der Alzheimer-Erkrankung.

Mögliche Auswirkungen auf die Behandlung von Alzheimer

Diese Erkenntnisse sind deshalb besonders relevant, weil sie ein neues Verständnis darüber liefern, wie das Gehirn normalerweise schädliche Proteine beseitigt und warum dieser Prozess bei neurodegenerativen Erkrankungen versagen kann. Während sich viele frühere Alzheimer-Studien vor allem auf Nervenzellen oder auf die bekannten Amyloid-Plaques konzentriert haben, rücken mit dieser Forschung auch nicht-neuronale Zellen wie Tanyzyten stärker in den Fokus. Wenn es gelingen würde, die Funktion dieser Zellen zu stabilisieren oder zu verbessern, könnte dies langfristig neue therapeutische Ansätze eröffnen. Beispielsweise könnten zukünftige Behandlungen darauf abzielen, die Transportkapazität der Tanyzyten zu erhöhen oder die zellulären Mechanismen zu reparieren, die bei Alzheimer gestört sind.

Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse darauf hindeuten, dass der Schutz des inneren Gleichgewichts des Gehirns dazu beitragen könnte, die Neurodegeneration zu verlangsamen. Gleichzeitig warnen sie, dass die Entwicklung von Therapien, die auf Tanyzyten abzielen, die Überwindung mehrerer Herausforderungen erfordern wird.

Ein Hindernis ist der Mangel an zuverlässigen Tiermodellen, die die Alzheimer-Krankheit vollständig nachbilden. Eine weitere Herausforderung ist die Notwendigkeit größerer Patientengruppen und Langzeitstudien, um Ursache und Wirkung zu bestimmen und zu klären, wie eine Funktionsstörung der Tanyzyten zu einer Tau-Anreicherung führen kann. „Unsere Ergebnisse liefern den ersten Beweis für strukturelle und funktionelle Veränderungen in diesen wenig bekannten, aber für menschliche Erkrankungen wichtigen Gehirnzellen“, sagt Prevot.