Die genetische Veranlagung manifestiert sich bereits vor Ausbruch der Krankheit in räumlicher Orientierung. Eine schwache Navigation zeigt das Alzheimer-Risiko – Scinexx

Ein Frühwarnzeichen: Ob jemand eine genetische Veranlagung für Alzheimer hat, lässt sich bereits vor Ausbruch der Demenz feststellen – mit einem einfachen Navigationstest. Denn das Risikogen APOE-4 stört die Funktion von Gitterzellen im Gehirn, die für die “mentale Karte” bei jungen Erwachsenen notwendig ist, wie ein Experiment nun bestätigt hat. Das Testen dieser subtilen Defizite könnte helfen, das Alzheimer-Risiko früher zu erkennen, wie Forscher in der Zeitschrift Science Advances berichten.

Das Alzheimer-Demenz ist die weltweit häufigste neurodegenerative Erkrankung, allein in Deutschland sind rund eine Million Menschen betroffen. In den meisten Fällen sind die Ursachen unbekannt; Es besteht der Verdacht auf Umweltfaktoren Infektionen und auch genetische Veranlagung. Es ist bekannt, dass Träger einer bestimmten Variante des Gens für Apolipoprotein E, APOE-4, ein etwa doppelt so hohes Alzheimer-Risiko haben.

Gitterzellen bilden ihre eigene Position im Raum ab

Ob jemand Träger dieser Genvariante ist, könnte in Zukunft frühzeitig und ohne Gentest festgestellt werden. In den Jahrzehnten vor Ausbruch der Alzheimer-Krankheit veränderte das APOE-4-Gen die Funktion eines wichtigen Teils der Großhirnrinde – der Entorhinalrinde. Es enthält sogenannte Gitterzellen, die für unsere räumliche Orientierung und die “mentalen Karten” wesentlich sind.

“Wenn Sie nachts aufstehen und im Dunkeln den Weg ins Badezimmer finden möchten, benötigen Sie – zusätzlich zur Kenntnis der Aufteilung Ihrer eigenen Wohnung – einen Mechanismus, der Ihre eigene Position im Raum verfolgt, ohne externe Signale zu verwenden”, erklärt Anne Bierbrauerei der Ruhr-Universität Bochum. Diese sogenannte Pfadintegration wird von den Gitterzellen im entorhinalen Kortex durchgeführt.

Frühe Schädigung durch das Alzheimer-Gen

Studien zeigen jedoch, dass auch der entorhinale Kortex zunimmt die ersten Gehirnbereiche die von Alzheimer-Demenz betroffen sind. Defizite in der räumlichen Orientierung und das Verlieren gehören daher zu den ersten Symptomen einer Demenz. Bei Trägern der APOE-4-Genvariante kann der erste Schaden in diesem Bereich des Gehirns bereits im jungen Erwachsenenalter festgestellt werden, wie Post-Mortem-Studien zeigen.

Dies wirft die Frage auf, ob diese frühe Verletzung bei den APOE-4-Trägern bereits während des Briefings spürbar ist. Bisher waren die Ergebnisse jedoch widersprüchlich – wahrscheinlich, weil die Betroffenen die Schwächen ihrer Pfadintegration mit Orientierungspunkten und anderen externen Reizen unbewusst ausgleichen.

Deshalb haben Bierbrauer und ihr Team jetzt eine virtuelle Navigationsaufgabe entwickelt, die diese Kompensation erkennt und verhindert. In diesem Test mussten sich 202 genetisch nicht betroffene Testpersonen und 65 Träger der APOE-4-Genvariante an bestimmte Orte in einer virtuellen Landschaft erinnern und diese wiederfinden.

Computerexperiment: Die Testperson muss verschiedene Orte durchlaufen. Sobald er den letzten Baum erreicht hat, muss er den Weg zurück zum Korb finden, ohne dass er mehr sichtbar ist. © RUB / Anne Bierbrauer

Richtungsdefizit ohne Orientierungspunkt

Das Ergebnis: Die genetisch prädisponierten Teilnehmer schnitten beim Navigieren schlechter ab als die anderen Teilnehmer. Dies war insbesondere dann der Fall, wenn Orientierungspunkte fehlten und sich die Probanden nur auf ihre „mentalen Karten“ und die Pfadintegration verlassen mussten. “Dies weist darauf hin, dass diese Defizite eng mit dem System der Gitterzellen im entorhinalen Kortex verbunden sind”, sagen die Forscher.

Dies wurde durch einen Testlauf bestätigt, in dem die Forscher die Gehirnaktivität ihrer Testpersonen mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) aufzeichneten. Für die Teilnehmer, die Orientierungsprobleme hatten, spiegelte sich dies auch in der Aktivität der Gitterzellen im Entorhinalwirbel wider. Es war ihnen auch klar, dass sie zunehmend andere Bereiche des Gehirns nutzten, die an der Orientierung beteiligt waren, um zu helfen.

Hilfe bei der Früherkennung?

Dies bestätigt nach Meinung von Bierbrauer und ihren Kollegen, dass die ersten Defizite Jahrzehnte vor einer eindeutigen Manifestation der Alzheimer-Demenz auftreten können – und dass diese vor allem bei genetisch prädisponierten Menschen auftreten.

“In dieser Studie zeigen wir eine sehr spezifische Einschränkung für gesunde Menschen mit einem genetisch erhöhten Alzheimer-Risiko”, sagt Co-Autor Lukas Kunz von der Universität Freiburg. “In Zukunft können solche Verhaltensprobleme dazu beitragen, Alzheimer in der Vergangenheit zu diagnostizieren, bevor schwere Symptome auftreten.” (Science Advances, 2020; doi: 10.1126 / sciadv.aba1394)

Quelle: Ruhr-Universität Bochum

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