Spermine könnte toxische Proteinablagerungen bei Alzheimer und Parkinson bremsen

Spermine, ein kleines Molekül, könnte dabei helfen, die giftige Anhäufung von Proteinen im Gehirn zu verhindern, die für Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson typisch ist – und der Effekt lässt sich laut Forschenden ein wenig so erklären, als würde man Käse über Spaghetti schmelzen.

Was Spermine im Körper macht – und warum es Forschende interessiert

Spermine ist seit mehr als 150 Jahren bekannt. Üblicherweise spielt es eine Rolle im Stoffwechsel: also bei den Prozessen, mit denen der Körper Nahrung in Energie umsetzt und grundlegende biologische Funktionen aufrechterhält.

Ein Team unter Leitung von Forschenden des Paul Scherrer Institute (PSI) in der Schweiz untersuchte nun, was passiert, wenn zusätzliches Spermine verabreicht wird. In Experimenten mit Würmern, die Alzheimer- und Parkinson-ähnliche Symptome zeigen, ging es den Tieren im Alter besser: Ihre Zellen verloren seltener Energie und zeigten weniger Verschleiss.

Spermine, Tau und Alpha-Synuclein: Von fehlgefalteten Proteinen zu flüssigen Tröpfchen

Genauere Analysen an Zellen in Reagenzgläsern deuteten darauf hin, was dahintersteckt: Spermine fördert, dass sich Tau- und Alpha-Synuclein-Proteine – die bei Alzheimer beziehungsweise Parkinson häufig „aus dem Ruder laufen“ – gemeinsam zu flüssigkeitsähnlichen Tröpfchen verdichten.

Diese Veränderung hat einen entscheidenden Nebeneffekt: Die problematischen Proteine lassen sich dadurch leichter über das körpereigene Abfall- und Recyclingprogramm entsorgen, die Autophagie. Die normale Funktion der Zellen bleibt so eher erhalten.

„Das Spermine ist wie Käse, der die langen, dünnen Nudeln verbindet, ohne sie zusammenzukleben, sodass sie leichter zu verdauen sind“, sagt der Biophysiker Jinghui Luo vom PSI.

Autophagie und Amyloidproteine: Warum weiche Klumpen besser weggeräumt werden

Tau und Alpha-Synuclein gehören zu den sogenannten Amyloidproteinen. Wenn diese Proteine fehlfunktionieren, können sie harte, klebrige Aggregate bilden, die in neurodegenerativen Erkrankungen Gehirnzellen schädigen.

Ob solche Ablagerungen eher Ursache oder Folge von Alzheimer und Parkinson sind, ist nicht vollständig geklärt – dass sie beteiligt sind, gilt jedoch als sicher.

Auch Spermine führt zu einer Art von „Klumpenbildung“, allerdings zu einer weicheren und beweglicheren Variante. Dadurch kann das Aufräumsystem des Körpers diese Strukturen leichter beseitigen. Gleichzeitig wird verhindert, dass die Proteine feste Plaques ausbilden – vergleichbar mit eingebrannten Speiseresten am Pfannenboden, die deutlich schwerer zu entfernen sind.

„Autophagie ist effektiver darin, grössere Proteinklumpen zu handhaben“, sagt Luo. „Und Spermine ist sozusagen das Bindemittel, das die Stränge zusammenbringt.“

„Zwischen den Molekülen wirken nur schwach anziehende elektrische Kräfte, die sie organisieren, aber nicht fest miteinander verbinden.“

Grenzen der Ergebnisse und mögliche nächste Schritte

Ausserdem zeigte das Team, dass Spermine nur dann in Tau und Alpha-Synuclein eingreift, wenn deren Konzentration zu hoch ist und sie unter Stress eher dazu neigen, sich falsch zu falten – was wiederum zu toxischen Klumpen führen kann.

Trotzdem ist der Weg von Reagenzglas- und Wurmexperimenten bis zu einem Nachweis im menschlichen Gehirn mit Alzheimer oder Parkinson lang. Die frühen Hinweise werten die Forschenden jedoch als ermutigend: Zusätzliches Spermine könnte dem Gehirn möglicherweise helfen, problematische Proteine effizienter zu entsorgen.

Spermine wurde für die Studie auch deshalb ausgewählt, weil zuvor bereits gezeigt worden war, dass es vor schädigenden Prozessen im Gehirn schützen kann.

Nach den Ergebnissen hoffen die Forschenden, dass Spermine und ähnliche Moleküle künftig gegen mehrere Erkrankungen eingesetzt werden könnten, einschliesslich Krebs – gewissermassen wie spezielle Saucen, die man mischt, um toxische Prozesse zu entfernen.

„Wenn wir die zugrunde liegenden Prozesse besser verstehen, können wir sozusagen schmackhaftere und bekömmlichere Gerichte kochen, weil wir dann genau wissen, welche Gewürze, in welchen Mengen, die Sauce besonders lecker machen“, sagt Luo.

Die Studie wurde in Nature Communications veröffentlicht.