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Bei gestörter Blut-Hirn-Schranke fördert Kupfer die Alzheimerpathogenese.
 
Neurologie 17. September 2013

Verkupferte Kapillaren

Schwermetall könnte Alzheimer beschleunigen.

Schützt Kupfer vor Alzheimer oder ist das Metall eher schädlich? US-Forscher tendieren zu Letzterem: Sie fanden heraus, dass Kupferionen die Plaquebildung im Gehirn beschleunigen.

Die Studienlage zu Kupfer und Alzheimer erscheint auf den ersten Blick sehr verwirrend. Klar ist jedenfalls, dass Kupfer eine gewisse Bedeutung im Amyloidstoffwechsel hat. So benötigt das Amyloid-Vorläuferprotein APP für eine korrekte Funktion Kupfer und Zink. Bisherige Studien sowohl in vitro als auch in Tierversuchen konnten zeigen, dass ein Kupfermangel die Spaltung von APP zu derjenigen Beta-Amyloidform begünstigt, die sich in den Plaques von Alzheimerpatienten ablagert. In einem Mausmodell mit APP-Überproduktion bremste zusätzliches Kupfer die Beta-Amyloid-Erzeugung (Der Nervenarzt 2005: 581–585). Und in einer deutschen klinischen Studie zeigte sich, das ein Kupferzusatz bei Alzheimerpatienten, die häufig erniedrigte Hirnkupferwerte haben, die kognitive Leistung zwar nicht verbessern, aber die Beta-Amyloid-Konzentration im Gehirn senken kann.

Widersprüchliche Daten

Auf der anderen Seite gibt es auch Hinweise aus Tierversuchen, nach denen bereits eine geringe Kupfersupplementierung die Verklumpung von Beta-Amyloid beschleunigen soll. In diese Richtung forschten nun auch Wissenschaftler um Intender Singh von der Universität in Rochester, USA. Sie stießen dabei auf einen überraschenden Befund: Kupfer scheint die Müllabfuhr lahmzulegen, die sich normalerweise um die Entsorgung der Amyloid-Peptide kümmert.

Die Forscher fanden zunächst bei normal alternden Labormäusen eine erhöhte Kupferakkumulation in den Hirnkapillaren. Diesen Effekt konnten sie auch beschleunigen, indem sie den Mäusen 0,13 mg/l Kupfer ins Trinkwasser gaben – eine Konzentration, die zwar 50-fach höher ist als normal, aber noch immer zehnfach unter den üblichen Trinkwassergrenzwerten liegt. Hiermit kam es in den Gehirnen zu 1,2- bis 1,6-fach erhöhten Beta-Amyloid-Konzentrationen. Weitere Untersuchungen führten schließlich zum Lipoproteinrezeptor-verwandten Protein 1 (LPR1). Dies entsorgt normalerweise Beta-Amyloid, indem es das Alzheimerpeptid über die Blut-Hirn-Schranke aus dem Gehirn schaufelt. Singh und sein Team konnten nun feststellen, dass Kupfer diese Amyloid-Müllabfuhr ausbremst, indem es LPR1 in den Kapillaren oxidiert. Tatsächlich fanden die Forscher bei Mäusen mit viel Kupfer in den Kapillaren die LPR1-Werte halbiert – dies könnte die Akkumulation von Beta-Amyloid unter Kupfer also erklären. Das Metall selbst gelangt dabei aber nicht vermehrt ins Gehirn, es wird weitgehend durch die Blut-Hirn-Schranke zurückgehalten.

Beschleunigte Amyloid-Akkumulation

Die Forscher testen ihre Hypothese nun auch in einem Mausmodell mit Amyloid-Überproduktion. Bei diesen Mäusen ist auch die Blut-Hirn-Schranke gestört und Kupfer kann vermehrt ins Hirngewebe einströmen. Bei solchen Mäusen kam es nicht nur zum Abbau von LPR1, sondern auch zu einer gesteigerten Amyloid-Aggregation und zu einer verstärkten Neuroinflammation. Daraus schließen die Wissenschaftler um Singh, dass sowohl die Kupfer-Akkumulation in den Hirnkapillaren als auch erhöhte Kupferwerte im Hirn bei gestörter Blut-Hirn-Schranke die Alzheimerpathogenese beschleunigen können.

Die Frage ist nun, wie die unterschiedlichen Ergebnisse unter einen Hut zu bekommen sind. Zum einen ist Kupfer für die Funktion vieler Proteine und Enzyme essenziell, andererseits hat es auch Eigenschaften von Schwermetallen. Wie so häufig dürfte es auch hier eine Frage der Dosis sein, ob das Metall eher gut oder schlecht ist für die Hirngesundheit. Das vermuten letztlich auch Singh und Mitarbeiter: „Die Lösung liegt vermutlich in der richtigen Balance zwischen zu wenig und zu viel Kupfer. Derzeit können wir aber noch nicht sagen, wo das optimale Niveau liegt“, berichten sie.

Originalpublikation: Singh I et al.: PNAS 2013; 110 (36): 14771–76

springermedizin.de/mut, Ärzte Woche 38/2013

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