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Farbstoff des Gehirns: Neuromelanin-Granula unter dem Mikroskop
Parkinson: Ein Pigment beeinflußt das Entstehen

Die Parkinson-Krankheit ist eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen, wobei die Zahl der Neuerkrankungen mit dem Alter zunimmt. Ein Pigment mit Namen Neuromelanin spielt bei der Entstehung von Parkinson anscheinend eine bedeutende Rolle.

Bereits 1,4% der 55-jährigen leiden an Parkinson-Symptomen, von den 75-jährigen sind es dann schon 3,4%. Bis heute sind die Mechanismen der Krankheit aber noch nicht vollständig bekannt. Und bis heute gibt es keine Möglichkeit, der Erkrankung vorzubeugen oder sie zu heilen. Eine wichtige Rolle könnte Neuromelanin spielen.

Neuromelanin ist ein Pigment. Grundsätzlich sind Melanin Pigmente, die beim Menschen im Haar, der Haut, dem Innenohr und der Iris vorkommen. Und als Neuromelanin findet man auch im Gehirn, u.a. in Nervenzellen einer schwarz-pigmentierten Region des Mittelhirns, der Substantia nigra.

Neuromelanin beeinflusst das für die Bewegungssteuerung wichtige Dopaminsystem. Und dieses Dopaminsystem ist bei Parkinsonkranken gestört. RUB-Forschern um Dr. Katrin Marcus ist es nun erstmals gelungen, Neuromelanin-Granula (Granula: „Körnchen“) aus menschlicher Hirnmasse zu isolieren und ihre Proteine zu analysieren.

Die Nervenzellen reagieren auf den Botenstoff Dopamin. Das Dopaminsystem spielt eine wichtige Rolle bei der Bewegungsabstimmung. Genau hier treten auch die entscheidenden Defekte bei der Parkinson-Krankheit auf. Die Dopaminnervenzellen in der Substantia nigra sterben mit fortschreitender Erkrankung allmählich ab und verschwinden schließlich ganz, was die typischen Parkinson-Symptome, wie Ruhetremor, sich wiederholende Handbewegungen, „Pillendreherbewegungen“ der Finger und zunehmende Schwierigkeiten beim Stehen und Ingangbringen von allgemeinen Körperbewegungen hervorruft. 

Einige Fragen zum Neuromelanin sind bis heute allerdings noch ungeklärt: Warum produzieren nur einige dopaminerge Neuvernzellen Neuromelanin in ihrem Cytoplasma? Welche Struktur besitzt Neuromelanin und wie wird es gebildet? Was ist die genaue Funktion des Neuromelanins in der Zelle?

Diesen Fragen widmeten sich jetzt das Medizinische Proteom-Center der Ruhr-Universität Bochum und die Abteilung für klinische Neurochemie der Bayrischen Julius-Maximilians-Universität Würzburg. Durch Kombination aus subzellulärer Fraktionierung und der modernen Proteomanalyse – als Proteom wird die Gesamtheit aller Proteine, die zu einem bestimmten Zeitpunkt eines definierten Zustands in einem Organismus oder Gewebe gebildet werden – konnten erstmals intakte Neuromelanin-Granula aus menschlicher Substantia nigra isoliert und ihre Proteinzusammensetzung bestimmt werden.

Verwandtschaften mit bekannten Zellbestandteilen
„Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen, dass die morphologischen Charakteristika der isolierten Neuromelanin-Granula den im humanen Hirn beschriebenen sehr ähnlich sind“, so Dr. Katrin Marcus. Mit Hilfe der sog. eindimensionalen SDS-Gelelektrophorese und Massenspektrometrie konnten die Forscher viele verschiedene (Membran)proteine identifizieren. Sie deuten auf eine enge Verwandtschaft der Neuromelanin-Granula mit den bereits besser erforschten Lysosomen oder Lysosomen-verwandten Organellen und dem gut bekannten endoplasmatischen Retikulum hin.

„Das Neuromelanin ist möglicherweise keine so große Unbekannte“, folgert Marcus. Vermeintliche Vorläuferkompartimente des Neuromelanins besitzen wahrscheinlich endosomale Charakteristika. Zusätzlich scheint auch das endoplasmatische Retikulum direkt an der Bildung der Neuromelanin-Granula beteiligt zu sein.

Die Erkenntnisse eröffnen auch einen Ansatz zur Erforschung der Alzheimer-Krankheit. „Die systematische Auftrennung, Identifizierung und Charakterisierung von Proteinen im Nervensystem und in humanen Körperflüssigkeiten mittels moderner Proteomanalyse bieten dazu einen viel versprechenden Ausgangspunkt“, schätzt Marcus.

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