Im Gehirn arbeiten gleich mehrere Kontrollsysteme unter der Aufsicht von Wächterproteinen daran, das Anhäufen von Zuckervorräten in den Nervenzellen zu verhindern. Das haben spanische Wissenschaftler entdeckt. Diese mehrfache Absicherung ist überlebenswichtig für die Gehirnzellen: Während Zucker in seiner Speicherform, dem Glykogen, für die meisten Körperzellen nämlich eine willkommene Energiereserve ist, ist er für Gehirnzellen tödlich. Aus diesem Grund muss die Zelle ständig dafür sorgen, dass die Maschinerie für die Herstellung des Kohlenhydratspeichers ausgeschaltet bleibt und nicht versehentlich aktiviert wird.
Auf die aufwendige Steuerung der Glykogenproduktion stießen die Forscher, als sie eine seltene Erbkrankheit namens Lafora-Syndrom in einem Mausmodell untersuchten. Bei dieser Krankheit sammeln sich kleine Glykogenklümpchen in den Gehirnzellen an und setzen diese nach und nach außer Gefecht. Die Folgen für den Organismus sind verheerend: Zuerst leiden die Betroffenen unter epileptischen Anfällen, später dann an Bewegungsstörungen und fortschreitender Demenz. Die Krankheit ist tödlich, eine Heilung gibt es nicht. Zwar ist schon länger bekannt, dass ein Defekt in einem von zwei Genen die Erkrankung auslöst, jedoch nicht, welche Konsequenzen innerhalb der Zelle diese Defekte haben.
Einen Teil dieser Frage konnten die Spanier jetzt aufklären: Die beiden Eiweiße, deren Baupläne auf den betreffenden Genen gespeichert sind, sind sozusagen die Aufseher über die anderen Sicherungsmaßnahmen, die das Anlaufen der Glykogenproduktion verhindern. Sie arbeiten so eng zusammen, dass ein Defekt in einem dieser Proteine das andere mit außer Gefecht setzt und sich dadurch die strikte Kontrolle lockert. Als Folge davon werden verschiedene Reaktionen angestoßen, an deren Ende die Bildung der Glykogenkörnchen und schließlich der Tod der Nervenzelle steht.
Rätselhaft bleibe allerdings, warum es die Glykogen-Maschinerie in den Nervenzellen überhaupt noch gibt, erklären die Wissenschaftler. Bei den tödlichen Konsequenzen einer Fehlfunktion hätte sie ihrer Ansicht nach eigentlich im Lauf der Evolution verschwinden müssen. Sie vermuten jedoch, dass es möglicherweise noch eine bislang unbekannte zweite Funktion der beteiligten Proteine geben könnte, oder dass die Struktur der zuständigen Gene eine Ausmerzung nicht erlaubt. Die neuen Erkenntnisse könnten nun jedoch nicht nur helfen, eine Therapie für das Lafora-Syndrom zu entwickeln, sondern auch andere Krankheiten mit Störungen im Glykogenstoffwechsel besser zu verstehen.
David Vilchez (Universität von Barcelona) et al.: Nature Neuroscience, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1038/nn1998 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
