Die Magdeburger untersuchen dafür das Lernverhalten von sogenannten Alzheimer-Mäusen. Diese Tiere zeigen genetische Veränderungen, die nachgewiesenermaßen zur Alzheimererkrankung führen. Die Mäuse bekommen die Aufgabe, sich unter dem Einfluss unterschiedlicher Behandlungsstrategien in einem miniaturisierten Schwimmbecken an Bildern räumlich zu orientieren. Gesunde Mäuse sind in der Lage, sich im Laufe der Zeit relativ schnell bestimmte Positionen im Raum, wie z.B. eine Plattform im Wasserbecken, zu merken.
Die Geschwindigkeit, mit der die Plattform gefunden wird, ist ein Maß für die Güte des räumlichen Gedächtnisses, für das die Mäuse Erinnerungen in einer bestimmten Region des Gehirns (Hippocampus) abspeichern müssen. Alzheimer-Mäuse machen bei diesem Lernvorgang nur sehr langsam Fortschritte. Bereits im Alter von sechs Monaten zeigen sie klare Defizite gegenüber gesunden Mäusen.
Testsystem entwickeln
Die Wissenschaftler wollen nun herausfinden, ob sich diese Defizite ausgleichen lassen und ob sich die Lern- und Gedächtnisfähigkeit dieser vorbelasteten Mäuse unter dem Einfluss bestimmter Wirkstoffe bzw. eines umfangreichen Bewegungstrainings im Laufrad verbessert. Durch eine computergestützte Analyse der zellulären und biochemischen Veränderungen möchten die Wissenschaftler ein Testsystem entwickeln, mit dessen Hilfe in Zukunft sehr effizient Therapeutika zur Behandlung von Alzheimer-Demenz entwickelt werden können.
Im Erfolgsfall verspreche die computergestützte Analyse die Anzahl der Experimente an Tiermodellen reduzieren zu können und erleichtere damit die Umsetzung des europaweit akzeptierten 3R-Prinzips Refine, Reduce, Replace zur schrittweisen Reduktion von Tierexperimenten, so Prof. Leßmann. „Es ist wichtig, den gesellschaftlichen Diskurs zum Einsatz von Tiermodellen für die Forschung konstruktiv und vorurteilsfrei zu führen. Darum unterstützen wir die vor wenigen Wochen ins Leben gerufene Informationsinitiative ‚Tierversuche verstehen’ der Allianz der Wissenschaftsorganisationen.“
Schlüsselmolekül BDNF
Die Wirksamkeit neuer Therapieansätze werde so im Prinzip auf drei Ebenen untersucht, so Volkmar Leßmann weiter. „Erstens auf der Verhaltensebene, d.h. wie schneiden die Mäuse in den Gedächtnistests vor und nach der Behandlung ab. Anschließend versuchen wir, Lernprozesse und den Einfluss der Wirkstoffe und Therapien auf zellulärer Ebene nachzuweisen. Hierzu werden Veränderungen in den elektrischen Signalen und in der Morphologie der Nervenzellen im sogenannten Hippocampus gemessen. Diese zellulären Eigenschaften liegen der Gedächtnisbildung zu Grunde. Langfristig ist es unser Ziel, auch auf molekularer Ebene frühe Veränderungen nach Möglichkeit noch vor Ausbruch des Gedächtnisverlustes zu erkennen und sogenannte biochemische Marker zu finden, die mit einem verschlechterten Lernprozess bei Morbus Alzheimer in Verbindung stehen.“
Das Schlüsselmolekül, dass bei den Untersuchungen der internationalen Studie im Vordergrund steht, ist das von den Nervenzellen hergestellte Protein BDNF, so Dr. Thomas Endres vom Institut für Physiologie der Universität Magdeburg.
„Im gesunden Organismus reguliert das Protein BDNF die geordnete Informationsübertragung zwischen Nervenzellen und sorgt dafür, dass Informationen im Gehirn als Gedächtnisinhalte abgespeichert werden. Bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der Demenz können wir sowohl beim Menschen als auch bei Mäusen einen reduzierten Stoffwechsel des Proteins BDNF in den betroffenen Hirnarealen beobachten.“
„Wir vermuten deshalb, dass eine gestörte Funktion von BDNF in den neuronalen Netzwerken den Ausbruch von Demenz-Erkrankungen begünstigt. Die zellulären Zusammenhänge wie BDNF den Ausbruch der Demenz verzögern kann sind aber bisher unverstanden, was die Entwicklung effektiver Therapien bisher verhindert hat“, ergänzt Professor Leßmann.
