Neue Erkenntnisse zum Zusammenhang zwischen Schlaf, Tau und Demenz
Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass das Tau-Protein(öffnet in neuem Fenster), wenn es im Gehirn von Menschen mit Alzheimer-Krankheit vorkommt, sich in Aggregaten wie Tangles ansammelt und zudem im Vergleich zu Tau von gesunden Probanden deutlich mehr Phosphositen(öffnet in neuem Fenster) aufweist. Interessanterweise scheint es eine Überschneidung zwischen den bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit gefundenen Phosphositen und denen zu geben, die durch den Schlaf hervorgerufen werden. Die Forscherin des Projekts sleepyTau(öffnet in neuem Fenster), Marieke Hoekstra(öffnet in neuem Fenster), die am Flanders Institute for Biotechnology, VIB(öffnet in neuem Fenster) in Belgien tätig ist, wollte den Zusammenhang zwischen Schlaf und der Phosphorylierung von Tau genauer untersuchen. „Während des Schlafs sinkt die Temperatur des Gehirns von Säugetieren um 1–2 °C. Auch wenn der Rückgang gering ist, reicht er aus, um temperaturempfindliche Signalwege zu aktivieren, die die Gehirnfunktion verändern können, einschließlich der Tau-Phosphorylierung“, erklärt sie. Wenn wir verstehen, welche Funktion phosphoryliertes Tau (pTau) im Schlaf hat, erhalten wir einen ersten Anhaltspunkt dafür, wie pTau im Laufe der Zeit mit einer Erkrankung in Verbindung gebracht werden kann. Das sleepyTau-Projekt, das am Laboratory of Neuronal Communication unter der Leitung von Patrik Verstreken(öffnet in neuem Fenster) durchgeführt wurde, untersuchte die schlafabhängige Umstrukturierung im Hippocampus, einer für die Gedächtniskonsolidierung wichtigen Hirnregion. Der Hippocampus ist zudem eine der ersten Regionen, die bei der Alzheimer-Krankheit beeinträchtigt werden.
Einblicke in das schlafende Gehirn und die Wirkung von Tau
Um Einblicke in die Tau-abhängige Stärke neuronaler Verbindungen im Hippocampus zu gewinnen, nutzte sleepyTau eine Methode, bei der Hirnschnitte von Mäusen auf einem Mikroelektrodenarray(öffnet in neuem Fenster) platziert wurden. „„Mit den Elektroden in diesem Versuchsaufbau stimulierten wir Neuronen an einer Stelle und maßen, wie die nachgeschalteten Neuronen – also diejenigen, mit denen die stimulierten Neuronen verbunden sind – auf diese Stimulation reagierten“, fügt Hoekstra, Koordinatorin des von den Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmn(öffnet in neuem Fenster) finanzierten Projekts, hinzu. Das Team stellte fest, dass die Reaktion der nachgeschalteten Neuronen deutlich stärker ausfällt, wenn die Mäuse gut geschlafen haben. Interessanterweise ist die Reaktion der nachgeschalteten Neuronen nicht so stark, wenn Mäuse zwar gut geschlafen haben, ihr Tau-Proteinspiegel jedoch verringert ist. „Dies ist ein deutlicher Hinweis auf unsere Hypothese, dass Tau – und vermutlich auch pTau – während des Schlafs eine Funktion erfüllt“, merkt Hoekstra weiter an. Dies deutet darauf hin, dass Tau zur schlafabhängigen neuronalen Kommunikation beiträgt. Die Forschung steht im Zusammenhang mit dem ebenfalls von der EU finanzierten Projekt DIVE into AD, das den Beitrag von Tau zu Demenzerkrankungen untersucht.
Faszinierende Überschneidung zwischen im Schlaf gefundenen Tau-Phosphorylierungsstellen und denen bei Neurodegeneration
Hoekstra ist der Ansicht, dass die Überschneidung zwischen den durch den Schlaf hervorgerufenen Tau-Phosphorylierungsstellen und denen, die bei der Neurodegeneration gefunden werden, so ausgeprägt ist, dass sich die Frage stellt: Welche physiologische Funktion haben diese pTau-Stellen im Schlaf? Einblicke in diesen Prozess können Hinweise darauf liefern, wie pTau mit pathologischen Vorgängen in Verbindung gebracht wird, wobei Tau über die Bildung von Aggregaten hinaus auch seine physiologische Funktion in übermäßiger Stärke ausüben könnte, was zu einer Fehlfunktion der Neuronen beitragen könnte. Gemeinsam mit dem Forscherkollegen Ryan Trouvé baut Hoekstra derzeit im Labor von Patrik Verstreken(öffnet in neuem Fenster) ein Modell auf, mit dem die funktionellen Auswirkungen dieser pTau-Stellen untersucht werden sollen. Andere Forschungsgruppen hatten bereits herausgefunden, dass die Tau-Phosphorylierung während des Schlafs zunimmt. sleepyTau betrat Neuland, indem das Projekt erkannte, dass dies tatsächlich eine physiologische Funktion haben könnte, und diesen Ansatz zu einer eigenen, einzigartigen Forschungsperspektive weiterentwickelte. Hoekstra erklärt: „Indem wir verstehen, wie die Funktionsmechanismen der Natur gegen uns zu wirken beginnen – ähnlich wie bei der außer Kontrolle geratenen Zellvermehrung bei Krebs –, können wir letztendlich neue Strategien entwickeln, um das Fortschreiten der Krankheit zumindest zu verlangsamen, wenn schon nicht zu heilen.“
