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Die mysteriöse Produktion von Amyloid: Wie entsteht es?
Amyloid-Plaques, oft auch neuritische Plaques genannt, kommen hauptsächlich in der grauen Substanz des Gehirns vor. Diese äußeren Ablagerungen bestehen aus dem Protein Amyloid-β (Aβ) und stehen in engem Zusammenhang mit neurologischer Degeneration. Obwohl diese Plaques auch während des Alterns auftreten können, sind ihre Ansammlung in großer Zahl und ihre Begleiterscheinungen neurofibrilläre Bündel typische Merkmale der Alzheimer-Krankheit.
Amyloid-Plaques variieren in Form und Größe, und ihre Verteilung in Gewebeschnitten zeigt eine logarithmisch-normale Verteilungskurve mit einer durchschnittlichen Plaquefläche von etwa 400–450 Quadratmikrometer.
Der Prozess der Amyloid-Plaque-Bildung wird durch die Fehlfaltung eines Proteins namens Aβ verursacht. Diese fehlgefalteten Aβ-Proteine aggregieren weiter zu Oligomeren und langen Aggregaten und bilden schließlich Plaques. Die Geschichte dieses Prozesses reicht bis ins 19. Jahrhundert zurück, als Wissenschaftler erstmals die Existenz dieser Plaques beschrieben und ihren Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen untersuchten.
Die Entstehung und Geschichte des Amyloid-Proteins
Amyloid-Plaques in der grauen Substanz wurden erstmals 1892 von Paul Block und Gergo Marinescu beschrieben, die sie „gliale sklerotische Knoten“ nannten. Später, im Jahr 1898, berichtete Emil Redlich über Plaques im Gehirn dreier Demenzpatienten, die er „Reissklerose“ nannte. Im Laufe der Forschung brachte Alois Alzheimer diese Plaques 1906 erstmals direkt mit Demenz in Verbindung, obwohl man sich damals hauptsächlich auf neurofibrilläre Bündel konzentrierte.
Diese Amyloid-Proteine bilden sich aus einem langen, geschrumpften Protein namens Aβ-Vorläuferprotein (APP) innerhalb der Zellmembran. Es wird von einer Vielzahl von Zellen produziert und kommt besonders häufig in Neuronen vor. APP wird zunächst durch β-Sekretase (BACE) und γ-Sekretase gespalten, ein Prozess, der 40 oder 42 Aminosäuren lange Aβ-Fragmente freisetzt, die zur Bildung von Amyloid-Plaques beitragen.
Die Wahrscheinlichkeit, dass Amyloid-Plaques im Gehirn auftreten, steigt mit dem Alter deutlich an, von etwa 10 % im Alter von 60 Jahren auf 60 % im Alter von 80 Jahren.
Plaquezusammensetzung und -visualisierung
Unter dem Mikroskop können Amyloid-Plaques unterschiedlich groß sein. Eine typische „klassische Plaque“ besteht aus einem dichten Aβ-Amyloidkern und relativ lockeren Aβ-Kreisen. Darüber hinaus finden sich in den Plaques auch krankhaft geschwollene Nervenfortsätze verschiedener Neuronen und aktivierter Gliazellen. Diese abnormalen Nervenprozesse und aktivierten Gliazellen sind bei diffusen Plaques im Allgemeinen nicht vorhanden. Diese können als Anfangsstadium der Plaqueentwicklung angesehen werden.
Struktur und Aussehen von Aβ-Ablagerungen werden auch durch unterschiedliche Färbetechniken beeinflusst. Mithilfe von Techniken wie der Silberfärbung, der Kongorot-Färbung und der immunhistochemischen Färbung können wir das Vorhandensein von Plaques genau feststellen.
Die Rolle von Amyloid-Plaques bei KrankheitenAmyloid-Plaques und Neurofibrillenbündel sind bei der pathologischen Diagnose der Alzheimer-Krankheit von großer Bedeutung. Obwohl die Anzahl der Verwicklungen stärker mit der Schwere der Demenz korrelierte, schien Aβ eine zentrale Rolle bei der Gefahr, dem Ausbruch und dem Fortschreiten der Krankheit zu spielen. Moderne medizinische Untersuchungstechniken können heute mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) im Gehirn von Alzheimer-Patienten eingefrorene Aβ-Ansammlungen nachweisen und so eine frühzeitige Diagnose ermöglichen.
Amyloid-Plaques werden im Gehirn von Alzheimer-Patienten häufig zusammen mit Neurofibrillenbündeln festgestellt.
Da diese Erkenntnisse vorliegen, untersuchen Wissenschaftler auch genetische und umweltbedingte Risikofaktoren für die Bildung von Amyloid-Plaques. Aktuelle Studien haben gezeigt, dass Probleme im Zusammenhang mit mikrovaskulären Hirntraumata und anhaltenden Hirnentzündungen die Entstehung von Amyloid-Plaques beschleunigen können.
Perspektiven
Während Wissenschaftler tiefer in die biologischen Hintergründe von Amyloid-Plaques eintauchen, bleiben viele Fragen unbeantwortet. Welche Rolle spielt Aβ beispielsweise bei der normalen physiologischen Funktion? Wie entwickeln sich diese Plaques im Alter? Diese Fragen betreffen nicht nur die Grenzen des biologischen Wissens, sondern auch unsere zukünftige Gesundheit und Lebensqualität. Wie sollten wir auf diese Herausforderungen reagieren?
