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Alzheimer-Forschung : Mit der Licht-Pumpe gegen die Demenz

  • -Aktualisiert am

Das Bild links zeigt intakte Neuroblastomzellen, die Zellkerne sind weiß und die Zellmembranen rot; das Bild rechts zeigt die Beta-Amyloid-Ablagerungen (gelb). Bild: Andrei Sommer/ Universität Ulm

Ingenieure schleusen ein Extrakt aus dem grünen Tee unter Laserlichtbestrahlung in Zellen ein - und können so die Beta-Amyloid-Plaques der Alzheimer-Demenz erfolgreich bekämpfen.

          3 Min.

          Gegen die Demenz vom Alzheimer-Typ gibt es bislang keine wirksame Therapie. Alle Medikamente, die man bisher in Stellung brachte, können den geistigen Abbauprozess allenfalls geringfügig verlangsamen. Da lässt es aufhorchen, wenn Forscher ganz ungewöhnliche Ansätze verfolgen, wie etwa das Team um Andrei Sommer am Institut für Mikro- und Nanomaterialien der Universität Ulm. Ungewöhnlich ist daran schon, dass es Materialwissenschaftler und Ingenieure sind, die diese neue Strategie zur Verringerung der Beta-Amyloid-Plaques vorschlagen. Sie können offenbar mittels eines Bestandteils des grünen Tees, eines Polyphenols namens Epigallocatechingallat (EGCG), in Kombination mit Laserlicht der Wellenlänge 670 Nanometer im nahen Infrarotbereich den Abbau sogenannter Beta-Amyloid-Plaques in Nervenzellen bewerkstelligen.

          Verklumpungen von Beta-Amyloid-Eiweiß im Gehirn spielen bei der Entstehung der Erkrankung und der Schädigung der Nervenzellen eine wichtige Rolle. Bereits vor Jahren konnte die Gruppe um Jan Bieschke am Max-Delbrück-Zentrum in Berlin zeigen, dass Grünteeextrakte eine Waffe gegen diese Plaques darstellen. Die Idee, ihren Einsatz mit Laserlichtbestrahlung zu kombinieren, verdankt sich einer Reihe von Experimenten an der Universität Ulm, die zunächst nichts mit der Alzheimer-Demenz zu tun hatten. Andrei Sommer und seine Kollegen untersuchten eigentlich das Verhalten von Oberflächen unter Lichteinfluss.

          „Eine Licht-Zell-Pumpe entdeckt“

          Sie konnten belegen, dass die Wassermoleküle in den ersten drei oder vier Schichten in unmittelbarer Nachbarschaft einer Oberfläche auf das Laserlicht in einer charakteristischen Art und Weise reagieren: Aufgrund der eingeschränkten Bewegungsgrade in der Nähe einer Oberfläche dehnt sich das Volumen der bestrahlten Wasserhaut aus, sie bläht sich quasi auf. Da sich im Innern einer Zelle, im Zytosol, eine Vielzahl von Organellen und Molekülverbänden mit wasserbenetzten Oberflächen befindet und das Laserlicht in die Zellen vordringt, expandiert das Wasser auf diesen Partikeln ganz plötzlich und bewirkt in der Summe eine enorme Volumenzunahme im Innern der Zelle. Die träge Zellaußenmembran dehnt sich indes nicht ebenso schnell aus - der akute Platzmangel treibt Wasser aus dem Zellinnern nach draußen. Fällt der Laserlichtreiz weg, fließt das Wasser wieder zurück und reißt Substanzen außerhalb der Zelle ins Zellinnere. "Im Grunde haben wir damit eine Licht-Zell-Pumpe entdeckt", resümiert Sommer dieses grundlegende Prinzip. "Und wir konnten bereits zeigen, dass sich damit Chemotherapeutika besser ins Innere von Krebszellen transportieren lassen."

          Unter den getesteten Medikamenten war auch EGCG, weil dieses Polyphenol ebenfalls als Zytostatikum wirken kann. Was bei Krebszellen funktioniert - so die Hypothese -, sollte doch auch die Einschleusung von Substanzen in Nervenzellen befördern. Deshalb kombinierten die Wissenschaftler das Grünteepolyphenol als Plaquezerstörer mit dem Laserlicht. Ihr Modell bestand aus Neuroblastomzellen, die Beta-Amyloid im Zellinnern angereichert hatten, in einem mit Epigallocatechingallat angereicherten Medium schwammen und mit Laserlicht bestrahlt wurden. Die alleinige Behandlung mit ECGC verringerte die Ablagerungen um die Hälfte, eine weniger als eine Minute währende Bestrahlung um ein Fünftel, die Kombination aus beiden Behandlungen um etwas mehr als 60 Prozent ("Photomedicine and Laser Surgery", doi: 10.1089/pho.2011.3073).

          Das Laserlicht versorgt die Zelle mit neuer Energie

          Das ist nun nicht allein wegen der Methodik ein interessanter Befund. Denn bisherige Therapieversuche haben gezeigt, dass sich insbesondere die Plaques im Innern von Nervenzellen kaum abbauen lassen. Deshalb gilt für viele Forscher, dass zum Zeitpunkt des Nachweises von Plaques in Nervenzellen der Demenzprozess bereits unumkehrbar ist. Die Ulmer Forscher stellen die Hypothese auf, dass das Laserlicht exakt an diesem Punkt hilfreich sein könnte: "Wir gehen davon aus, dass das Laserlicht die Zelle auch mit neuer Energie versorgt und in die Lage versetzt, die Plaques mittels Phagozytose zu verdauen", vermutet Sommer.

          Bislang sind dies Annahmen, die erst durch weitere Arbeiten bestätigt werden müssten. Derzeit handelt es sich um rein experimentelle Daten, die an Nervenzellen im Labor erhoben wurden und noch weit entfernt sind von jeglicher Überprüfung am Menschen. Verfrühte Hoffnungen dürfen deshalb weder bei Betroffenen noch bei deren Angehörigen geweckt werden. Allerdings ist eine der offenen Fragen schon gelöst worden, nämlich die, ob eine Laserbestrahlung dieser Art für das Gehirn überhaupt machbar ist. So hat sich gezeigt, dass dies für bestimmte Formen von Hirnschäden nützlich sein kann. Bei Schlaganfall und unfallbedingter Schädigung des Gehirns wird Laserlicht deshalb bereits an einigen Zentren in den Vereinigten Staaten eingesetzt, um eine Regeneration der Nervenzellverbände zu fördern.

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