Alzheimer-Forschung: Wie Immunzellen außerhalb des Gehirns den Krankheitsprozess beeinflussen könnten

Bei Alzheimer und anderen Erkrankungen, bei denen sich krankhaft verändertes Tau-Protein im Gehirn ansammelt, richten Wissenschaftler ihre Aufmerksamkeit zunehmend auch auf das Immunsystem. Eine neue Studie liefert nun Hinweise darauf, dass bestimmte Immunzellen möglicherweise nicht erst im Gehirn aktiviert werden, sondern bereits außerhalb des Nervensystems auf die Erkrankung reagieren.

Wenn Abwehrzellen selbst zum Problem werden können

Forscher der Washington University School of Medicine in St. Louis untersuchten bei Mäusen, wie sogenannte T-Zellen mit Tau-bedingten Veränderungen im Gehirn zusammenhängen. Dabei stießen sie auf einen möglichen Signalweg, an dem Lymphknoten und dendritische Zellen beteiligt sind.

Wurde dieser Immunweg bei den Mäusen unterbrochen, nahm die Schädigung des Gehirns deutlich ab. Die für die Erkrankung typischen Tau-Ablagerungen blieben jedoch bestehen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience veröffentlicht.

T-Zellen sind ein wichtiger Bestandteil des Immunsystems. Sie erkennen bestimmte Strukturen und können beispielsweise virusinfizierte oder veränderte Zellen angreifen. Normalerweise ist diese Fähigkeit ein wichtiger Bestandteil der körpereigenen Abwehr.

Bei neurodegenerativen Erkrankungen finden sich jedoch ebenfalls T-Zellen im Gehirn. Frühere Untersuchungen hatten bereits darauf hingedeutet, dass diese Immunzellen möglicherweise nicht nur eine Begleiterscheinung der Erkrankung sind. Sie könnten vielmehr an den Prozessen beteiligt sein, durch die Nervenzellen und Hirngewebe geschädigt werden. Für die Forscher stellte sich deshalb eine entscheidende Frage: Wo werden diese T-Zellen aktiviert, bevor sie im Gehirn auftauchen? Die neue Studie liefert darauf eine mögliche Antwort.

Die Spur führt zu den Lymphknoten

Im Mittelpunkt der Untersuchungen standen sogenannte dendritische Zellen. Sie gehören zum Immunsystem und übernehmen unter anderem die Aufgabe, bestimmte molekulare Merkmale aufzunehmen und anderen Immunzellen zu präsentieren. Dadurch können dendritische Zellen T-Zellen gewissermaßen darüber informieren, welches Ziel sie erkennen sollen. Dieser Vorgang ist ein wichtiger Bestandteil einer gezielten Immunantwort.

Bei den untersuchten Mäusen fanden die Wissenschaftler im Gehirn jedoch nur wenige der für diesen Prozess relevanten dendritischen Zellen. Außerdem schienen diese Zellen nicht in direktem Kontakt mit den T-Zellen zu stehen, die sich bei den Tau-bedingten Veränderungen im Gehirn ansammelten.

Das führte zu einer wichtigen Vermutung: Die Aktivierung der T-Zellen könnte außerhalb des Gehirns stattfinden. Besonders die Lymphknoten rückten dadurch in den Mittelpunkt der weiteren Untersuchungen.

Was passiert, bevor die T-Zellen ins Gehirn gelangen?

Die Forscher entfernten bei den Mäusen bestimmte dendritische Zellen aus den Lymphknoten und anderen Geweben. Das hatte überraschend weitreichende Folgen. Die zuvor erhöhte Zahl von T-Zellen im Gehirn ging deutlich zurück. Besonders betroffen waren CD8-positive T-Zellen, die andere Zellen gezielt angreifen können. Gleichzeitig verringerte sich die Neurodegeneration. Die Mäuse entwickelten also deutlich weniger der Nervenschäden, die normalerweise in diesem Krankheitsmodell auftreten.

Besonders interessant war ein weiterer Befund: Die Menge der Tau-Ablagerungen im Gehirn blieb weitgehend unverändert. Das bedeutet, dass die Verringerung der Hirnschäden offenbar nicht darauf beruhte, dass die Tau-Verklumpungen verschwanden. Vielmehr scheint die Immunreaktion, die auf die Tau-bedingten Veränderungen folgt, selbst zur Schädigung des Nervengewebes beizutragen. Auch die kognitiven Fähigkeiten der untersuchten Mäuse blieben besser erhalten.

Tau könnte eine Immunreaktion außerhalb des Gehirns auslösen

Wie genau dieser Prozess beginnt, wissen die Forscher noch nicht. Sie haben jedoch eine mögliche Erklärung entwickelt. Tau-bedingte Schäden könnten dazu führen, dass aus geschädigten Gehirnzellen bestimmte Moleküle oder Zellbestandteile freigesetzt werden. Diese Signale könnten über die Flüssigkeitswege des Körpers zu den Lymphknoten im Halsbereich gelangen.

Dort könnten dendritische Zellen die entsprechenden Bestandteile aufnehmen und den T-Zellen präsentieren. Damit würde eine Immunreaktion in Gang gesetzt, obwohl der ursprüngliche Auslöser im Gehirn liegt.

Die aktivierten T-Zellen könnten anschließend Signale erhalten, die sie in Richtung Gehirn führen. Dort angekommen, könnten sie an Entzündungsprozessen beteiligt sein und dadurch die bereits vorhandene Schädigung des Nervengewebes verstärken. Dieser Ablauf ist bislang allerdings ein wissenschaftliches Modell. Die einzelnen Schritte müssen in weiteren Untersuchungen noch genauer nachgewiesen werden.

Ein bemerkenswerter Unterschied: Tau bleibt, Hirnschäden gehen zurück

Für die Alzheimer-Forschung ist vor allem die Trennung zwischen Tau-Ablagerungen und Neurodegeneration interessant. Tau-Veränderungen gehören zu den charakteristischen Merkmalen von Alzheimer und mehreren anderen sogenannten Tauopathien. Die neue Untersuchung deutet jedoch darauf hin, dass das Vorhandensein von krankhaft verändertem Tau allein möglicherweise nicht die gesamte Entwicklung der Nervenschäden erklärt.

Vielmehr könnte nach der Entstehung der Tau-Veränderungen eine zweite Phase folgen: Das Immunsystem reagiert auf die Veränderungen und kann dabei möglicherweise selbst zur Schädigung beitragen. Vereinfacht gesagt könnte Tau also einen Krankheitsprozess anstoßen, während bestimmte Immunreaktionen dazu beitragen, dass die Schädigung des Gehirns weiter fortschreitet. Die Studie beweist allerdings noch nicht, dass genau dieser Mechanismus auch bei Menschen mit Alzheimer abläuft.

Warum die Entdeckung für mögliche Therapien interessant ist

Die Ergebnisse könnten langfristig einen neuen Ansatzpunkt für die Entwicklung von Therapien liefern. Ein Grund dafür ist der Ort des beschriebenen Immunprozesses. Wenn bestimmte entscheidende Schritte tatsächlich in den Lymphknoten oder anderen Geweben außerhalb des Gehirns stattfinden, müssten mögliche Medikamente nicht unbedingt direkt in das Gehirn gelangen, um diesen Teil der Erkrankung zu beeinflussen.

Das wäre bei neurologischen Erkrankungen von erheblichem Interesse. Die Blut-Hirn-Schranke erschwert es vielen Wirkstoffen, das zentrale Nervensystem in ausreichender Menge zu erreichen. Dendritische Zellen und T-Zellen sind außerdem bereits sehr gut erforschte Bestandteile des Immunsystems. Es gibt Medikamente, mit denen sich bestimmte Immunreaktionen beeinflussen lassen. Ob solche Strategien allerdings bei Alzheimer oder anderen Tauopathien sicher und wirksam eingesetzt werden könnten, ist derzeit noch völlig offen. Die aktuelle Studie ist daher keine neue Alzheimer-Therapie, sondern liefert zunächst einen möglichen Angriffspunkt für zukünftige Forschung.

Die entscheidende Frage: Lässt sich der Prozess später noch stoppen?

Eine wichtige Einschränkung der bisherigen Experimente betrifft den Zeitpunkt der Behandlung. In der Studie wurden die entsprechenden dendritischen Zellen bereits sehr früh beziehungsweise von Beginn an ausgeschaltet. Für eine mögliche Therapie beim Menschen wäre jedoch eine ganz andere Frage entscheidend: Kann der Immunprozess auch dann noch beeinflusst werden, wenn sich bereits Tau-Veränderungen entwickelt haben?

Die Forscher wollen deshalb untersuchen, ob eine gezielte Veränderung der Aktivität dendritischer Zellen auch zu einem späteren Zeitpunkt einen schützenden Effekt haben könnte. Darüber hinaus suchen sie nach dem konkreten Signal, das die T-Zellen letztlich zum Gehirn führt. Wird dieses Signal identifiziert, könnte möglicherweise ein weiterer Ansatzpunkt entstehen, um zu verhindern, dass die Immunzellen in das Nervengewebe gelangen.

Das Immunsystem rückt bei Alzheimer stärker in den Mittelpunkt

Die Forschung verändert damit den Blick auf neurodegenerative Erkrankungen. Alzheimer ist nicht ausschließlich durch Veränderungen innerhalb des Gehirns geprägt. Auch das Immunsystem kann offenbar mit den krankhaften Prozessen im Nervensystem verbunden sein. Die neue Studie liefert Hinweise darauf, dass ein Teil dieser Immunreaktion außerhalb des Gehirns vorbereitet werden könnte. Lymphknoten und dendritische Zellen könnten dabei eine bisher unterschätzte Rolle spielen.

Ob dieser Mechanismus auch beim Menschen eine vergleichbare Bedeutung besitzt, müssen weitere Studien zeigen. Sollte sich der Zusammenhang bestätigen, könnte die Forschung künftig nicht nur nach Möglichkeiten suchen, Tau-Ablagerungen zu beeinflussen, sondern auch danach, wie die Reaktion des Immunsystems auf diese Ablagerungen kontrolliert werden kann.

Damit eröffnet die Studie eine zusätzliche Perspektive auf Alzheimer und verwandte Tau-Erkrankungen: Nicht nur das krankhaft veränderte Protein selbst könnte für den Verlauf entscheidend sein, sondern möglicherweise auch die Reaktion des Immunsystems darauf.