Wenn Nervenzellen zugrunde gehen, gelangen bestimmte Proteine – sogenannte Neurofilamente – ins Blut. An ihnen wollen Forscher aus Tübingen und Basel neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer früher erkennen als bisher. Nach einem solchen Bio-Marker für die Krankheiten wird intensiv gefahndet, weil eine frühe Diagnose bessere Behandlungsmöglichkeiten verspricht.

Möglicherweise ist für Parkinson ein handfester und ausgesprochen trennscharfer Bio-Marker gefunden, also eine Substanz, die zuverlässig anzeigt, ob jemand erkrankt ist und in welchem Stadium der Krankheit er sich befindet. Wissenschaftlerteams aus Tübingen und Basel haben im Blut und Hirnwasser Proteine identifiziert, die äußerst passgenau das Ausmaß an Schäden bestimmter Nervenzellen widerspiegeln. Es handelt sich um sogenannte leichte Neurofilamente, deren Konzentration offenbar über den Verlauf einer neurodegenerativen Erkrankung und die Wirkung einer Behandlung stimmig Auskunft geben kann.

Neurofilamente stammen aus dem Innern von Nervenzellen, sind Teile des Zellskeletts und verleihen diesem Form und Stabilität. Sie werden freigesetzt, wenn Nervenzellen beschädigt sind und zugrunde gehen – wie es bei Parkinson oder anderen neurodegenerativen Erkrankungen der Fall sein kann. Von der Struktur her fadenförmige Proteine, lassen sie sich dann in der Gehirnflüssigkeit und in geringerer Konzentration im Blut nachweisen. Bereits lange vor Auftreten der ersten Symptome finden sich die freigesetzten Proteinrelikte des Zellabbaus zum Beispiel in der Rückenmarksflüssigkeit Erkrankter.

Die Beobachtung, dass besagte Neurofilamente von geschädigten Nervenzellen freigesetzt werden und dies schon früh im Krankheitsverlauf geschieht, nahmen Mathias Jucker, Leiter des Bereichs Zellbiologie neurologischer Erkrankungen am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung in Tübingen, und Forscherkollegen zum Anlass, die Konzentration der Neurofilamente im Blut und Hirnwasser zu bestimmen und genauer unter die Lupe zu nehmen. Fände sich eine Entsprechung zwischen der Menge freigesetzter Neurofilamente zu einem bestimmten Zeitpunkt X in der Phase vor der eigentlichen Diagnose der Parkinson-Erkrankung und auch darüber hinaus, wäre ein belastbarer Biomarker samt Test gefunden – nicht unbedeutend mit Blick auf die Entwicklung neuer Therapien.

Messungen an Mäusen und Menschen

Die Forscher untersuchten nun Mäuse, die ein typisches Merkmal der Parkinson-Erkrankung aufwiesen: eine Anhäufung des Proteins Alpha-Synuklein (die Versuchsreihe lief parallel auch für die Alzheimer’sche Erkrankung; dort sammeln sich in erkrankten Gehirnen die Proteine Tau oder Beta-Amyloid an). Verklumpungen aus dem Protein Alpha-Synuklein – auch Aggregate oder Ablagerungen genannt – werden bereits seit einiger Zeit mit Schäden an Nervenzellen in Verbindung gebracht. Insbesondere vermögen diese Protein-Aggregate über Synapsen in benachbarte Nervenzellen zu wandern, wo sie dann wiederum eine Verklumpung hervorrufen. Auf diese Weise breiten sich die Aggregate über das Gehirn aus.

Bei den Labornagern mit den entsprechenden Verklumpungen im Gehirn, aber auch an Proben von erkrankten Menschen haben die Forscher nun die Konzentration der Neurofilamente im Blut und in der Gehirnflüssigkeit gemessen. Jedoch nicht nur das: „Wir haben die Bio-Pro­ben von Patienten mit Parkinson, Alzheimer und anderen neurodegenerativen Erkrankungen auch darüber hinaus einer umfassenden Analyse unterzogen“, sagt Mehtap Bacioglu, Projektleiterin in Tübingen.

Bei den Mäusen zeigte sich, dass durchweg ein enger Zusammenhang besteht zwischen der jeweiligen Konzentration der Neurofilamente in der Gehirnflüssigkeit und im Blut. Die Messwerte waren zudem umso höher, je mehr die Hirnschäden vorangeschritten waren. Wurden dann im weiteren Verlauf der Versuchsreihen die krank­haften Veränderungen der Tiere verstärkt oder andererseits gezielt gebremst, stieg oder sank die Konzentration der Neurofilamente. Bei Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson oder Demenz korrelierten die Messwerte sowohl im Blut als auch in der Gehirnflüssigkeit ebenfalls stark; sie lagen zudem höher als bei gesunden Personen.

Prüfen, ob eine Therapie die Nervenzellen schützt

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich der Krankheitsverlauf über die Neurofilament-Konzentration recht genau verfolgen lässt. Mit der Methode sind zuverlässige Messungen demnach sowohl im Tiermodell als auch beim Menschen möglich“, sagt Mathias Jucker. „Außerdem haben wir festgestellt, dass die Messwerte empfindlich auf experimentell hervorgerufene Veränderungen der Krankheitsmerkmale im Gehirn reagieren“, kommentiert Jens Kuhle, Gruppenleiter im Bereich Biomedizin und Klinische Forschung der Universität Basel. Das heißt auch: „Möglicherweise kann man anhand der jeweiligen Konzentration an Neurofilamenten im Blut eines Patienten sogar überprüfen, ob eine Therapie wirkt oder nicht.“ Dies zu überprüfen, müssten die Wissenschaftler spätestens dann jedoch präklinische Laboruntersuchungen und klinische Studien folgen lassen.

„Das besondere Potenzial dieses Biomarkers besteht darin, dass er gleichermaßen im Tiermodell als auch beim Menschen aussagekräftig ist. Dadurch lassen sich die Befunde aus Tiermodellen auf klinische Studien übertragen und deren Ergebnisse direkt miteinander vergleichen. Das ist entscheidend für die Entwicklung neuer Therapien“, sagt Jucker. Hinzu komme, dass man nicht auf eine Entnahme von Gehirnflüssigkeit angewiesen sei, denn die dafür notwendige Lumbalpunktion empfinden Patienten oft als belastend. „Da auch die Blutwerte zuverlässig das Ausmaß der Neurodegeneration im Gehirn anzeigen, könnte ein Bluttest die Entnahme von Rückenmarksflüssigkeit ersetzen. Gerade für klinische Studien am Menschen dürfte es günstig sein, wenn eine simple Blutprobe ausreicht.“

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