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Die genetische Veranlagung zeigt sich bereits vor Ausbruch der Krankheit in räumlicher Orientierung. Navigationsschwäche zeigt Alzheimer-Risiko – Scinexx

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Ein Frühwarnzeichen: Ob jemand eine genetische Veranlagung für Alzheimer hat, kann bereits vor Ausbruch der Demenz festgestellt werden – mit einem einfachen Navigationstest. Weil das Risikogen APOE-4 die Funktion der Gitterzellen im Gehirn stört, die für die „mentale Karte“ bei jungen Erwachsenen notwendig sind, wie ein Experiment nun bestätigt hat. Tests dieser subtilen Defizite könnten helfen, das Alzheimer-Risiko früher zu erkennen, wie die 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; Umweltfaktoren werden vermutet 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 zukünftig frühzeitig und ohne Gentest festgestellt werden. Jahrzehntelang, bevor die Alzheimer-Krankheit ausbrach, 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“ entscheidend 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 ohne externe Hinweise verfolgt.” erklärt Anne Beer Brauerin von 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 durch Alzheimer-Demenz geschädigt werden. 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 postmortale Studien zeigen.

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Dies wirft die Frage auf, ob sich dieser frühe Schaden auch in der Ausrichtung der APOE-4-Träger bemerkbar macht. Bisher waren die Ergebnisse jedoch widersprüchlich – wahrscheinlich, weil die Betroffenen unbewusst die Schwächen ihrer Pfadintegration mit Orientierungspunkten und anderen externen Reizen kompensieren.

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 bestimmte Orte in einer virtuellen Landschaft merken und wiederfinden.

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

Orientierungsdefizite ohne Orientierungspunkte

Das Ergebnis: Die genetisch vorgestressten Teilnehmer schnitten beim Navigieren schlechter ab als die anderen Teilnehmer. Dies war insbesondere dann der Fall, wenn Orientierungspunkte fehlten und sich die Testpersonen ausschließlich auf ihre “mentale Karte” und die Pfadintegration verlassen mussten. “Dies weist darauf hin, dass diese Defizite eng mit dem System der Gitterzellen im entorhinalen Kortex zusammenhängen”, sagen die Forscher.

Dies wurde durch einen Testlauf bestätigt, in dem die Wissenschaftler die Gehirnaktivität ihrer Testpersonen mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) aufzeichneten. Bei den Teilnehmern, die Orientierungsprobleme hatten, spiegelte sich dies auch in der Aktivität der Gitterzellen im entorhinalen Wirbel wider. Es konnte auch in ihnen gesehen werden, dass sie zunehmend andere Gehirnbereiche, die an der Orientierung beteiligt sind, zur Hilfe nutzten.

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 hauptsächlich bei genetisch prädisponierten Menschen auftreten.

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

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Quelle: Ruhr-Universität Bochum

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