Forscher am Massachusetts General Hospital (MGH) haben mithilfe eines 3D-Zellkulturmodells die Auswirkungen des durch körperliche Bewegung ausgelösten Muskelhormons Irisin auf die Alzheimer-Krankheit untersucht. Vorangegangene Untersuchungen haben gezeigt, dass Bewegung die Ablagerung von Beta-Amyloid bei Mausmodellen von Alzheimer verringert, die zugrundeliegenden Mechanismen waren jedoch unbekannt. Irisin, das während körperlicher Bewegung freigesetzt wird und den Glukose- und Lipidstoffwechsel reguliert, wurde als therapeutisches Potential zum Bekämpfen von Alzheimer identifiziert. Die Forscher behandelten ihr 3D-Zellkulturmodell mit Irisin und stellten eine signifikante Verringerung der Beta-Amyloid-Ablagerungen fest. Dieser Effekt wurde einer erhöhten Aktivität des Enzyms Neprilysin zugeschrieben, das Beta-Amyloid abbaut. Die Forscher identifizierten außerdem den Rezeptor Integrin αV/β5 als Bindungsstelle für Irisin auf Astrozyten, was zu einer verstärkten Neprilysin-Produktion führt. Zusätzlich fanden sie heraus, dass die Bindung von Irisin an diesen Rezeptor die Signalübertragung des ERK-STAT3-Signalwegs reduziert, der für die Stärkung von Neprilysin entscheidend ist. Die Studie verdeutlicht Irisin als Vermittler für durch Bewegung erhöhte Neprilysin-Spiegel und bietet damit ein potenzielles Ziel für die Prävention und Behandlung von Alzheimer. Die Forschungsarbeit wurde durch verschiedene Stiftungen und Zuschüsse unterstützt.
Einführung
Dieser Artikel untersucht eine kürzlich am Massachusetts General Hospital (MGH) durchgeführte Studie, die die Auswirkungen von Irisin, einem Muskelhormon, das während körperlicher Aktivität freigesetzt wird, auf die Amyloid-Beta-Pathologie bei Alzheimer (AD) untersucht. Ziel der Studie war es, die zugrunde liegenden Mechanismen der zuvor beobachteten Verringerung der Amyloid-Beta-Ablagerungen in Mausmodellen von AD nach körperlicher Aktivität aufzudecken.
Übersicht
In dieser Forschung behandelten die Untersucher ein 3D-Zellkulturmodell mit Irisin, um dessen Auswirkungen auf die Amyloid-Beta-Pathologie zu beobachten. Sie entdeckten, dass Irisin die Aktivität des Enzyms Neprilysin erhöhte, das für den Abbau von Amyloid-Beta verantwortlich ist. Die Studie identifizierte auch den Integrin αV/β5-Rezeptor auf Astrozyten als Bindungsstelle für Irisin, was eine verstärkte Produktion von Neprilysin auslöste. Darüber hinaus reduzierte die Bindung von Irisin an diesen Rezeptor die Signalübertragung des ERK-STAT3-Signalwegs, der eine entscheidende Rolle bei der Verstärkung von Neprilysin spielt.
Die Rolle von Irisin
Definition und Funktion
Irisin ist ein Muskelhormon, das während körperlicher Aktivität freigesetzt wird und den Glukose- und Lipidstoffwechsel reguliert. Es ist bekannt, dass es eine Rolle bei der Vermittlung der positiven Auswirkungen von körperlicher Aktivität auf verschiedene physiologische Prozesse spielt.
Zuvor erzielte Ergebnisse
Frühere Studien haben gezeigt, dass körperliche Aktivität die Amyloid-Beta-Ablagerungen in Mausmodellen von AD verringert. Allerdings war der genaue Mechanismus, durch den körperliche Aktivität die Amyloid-Beta-Pathologie beeinflusst, unbekannt. Diese Studie sollte die Rolle von Irisin bei der Vermittlung dieser Effekte klären.
Experimentelle Methodik
Übersicht des 3D-Zellkulturmodells
Die Forscher verwendeten ein 3D-Zellkulturmodell, um die komplexe zelluläre Umgebung, die in lebenden Organismen vorliegt, zu simulieren. Dieses Modell bietet eine genauere Darstellung der Wechselwirkungen zwischen Zellen und ihrer extrazellulären Umgebung im Vergleich zu traditionellen 2D-Zellkulturen.
Behandlung mit Irisin
Das 3D-Zellkulturmodell wurde mit Irisin behandelt, um dessen Auswirkungen auf die Amyloid-Beta-Pathologie zu untersuchen. Die Forscher maßen die Konzentrationen von Amyloid-Beta und Neprilysin, um Änderungen nach der Irisin-Behandlung festzustellen.
Ergebnisse
Verminderung der Amyloid-Beta-Pathologie
Die Forscher beobachteten eine signifikante Verringerung der Amyloid-Beta-Pathologie im 3D-Zellkulturmodell nach der Behandlung mit Irisin. Diese Erkenntnis liefert Beweise für das therapeutische Potenzial von Irisin bei der Bekämpfung von AD.
Erhöhte Neprilysin-Aktivität
Die Studie ergab, dass die Behandlung mit Irisin zu einer erhöhten Aktivität des Enzyms Neprilysin führte. Neprilysin ist für den Abbau von Amyloid-Beta verantwortlich, und seine erhöhte Aktivität trägt zur Verringerung der Amyloid-Beta-Pathologie bei, die in der Studie beobachtet wurde.
Identifizierung von Integrin αV/β5 als Bindungsstelle
Die Forscher identifizierten den Integrin αV/β5-Rezeptor auf Astrozyten als Bindungsstelle für Irisin. Diese Bindung führte zu einer erhöhten Produktion von Neprilysin und unterstützt die Rolle von Irisin bei der Verbesserung der Neprilysin-Aktivität.
Hemmung des ERK-STAT3-Signalwegs
Die Studie zeigte auch, dass die Bindung von Irisin an den Integrin αV/β5-Rezeptor die Signalübertragung des ERK-STAT3-Signalwegs hemmte. Dieser Signalweg ist für die Verbesserung von Neprilysin entscheidend und unterstreicht die Bedeutung dieses Regulationsmechanismus für die Auswirkungen von Irisin auf die Amyloid-Beta-Pathologie.
Auswirkungen auf die Behandlung von Alzheimer
Ausrichtung von Irisin zur Vorbeugung und Behandlung von AD
Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass Irisin ein therapeutisches Potenzial zur Bekämpfung von AD hat. Durch die Erhöhung der Neprilysin-Aktivität und die Verringerung der Amyloid-Beta-Pathologie könnte Irisin zur Vorbeugung oder Behandlung von AD gezielt werden.
Zusätzliche Forschung und klinische Anwendungen
Weitere Forschung ist erforderlich, um die Mechanismen vollständig zu verstehen, durch die Irisin die Amyloid-Beta-Pathologie beeinflusst. Klinische Studien und Untersuchungen an Tiermodellen könnten die Wirksamkeit von irisinbasierten Therapien zur Behandlung von AD untersuchen.
Schlussfolgerung
Diese am MGH durchgeführte Studie wirft Licht auf die Auswirkungen von Irisin, einem Muskelhormon, das während körperlicher Aktivität freigesetzt wird, auf die Amyloid-Beta-Pathologie bei AD. Durch die Demonstration des therapeutischen Potenzials von Irisin bei der Verringerung von Amyloid-Beta-Ablagerungen durch die Erhöhung der Neprilysin-Aktivität haben die Forscher ein potentielles Ziel für die Vorbeugung und Behandlung von AD identifiziert. Weitere Forschung auf diesem Gebiet könnte zur Entwicklung neuer Therapien für diese zerstörerische neurodegenerative Erkrankung führen.
