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Kapitel 5. Diskussion

5.1. Relevanz der Entdeckung

Mit der vorliegenden Arbeit wurde indirekt gezeigt, daß das glykosylphosphatidylinositol-verankerte Heparan Sulfat Glypikan als A Rezeptor der PC12 Zelle fungiert. Ich möchte zunächst drei Einschränkungen bezüglich der Relevanz der vorgelegten Ergebnisse machen:

1. Eingeschränkte Übertragbarkeit der PC12 Zellkultur auf die Vorgänge im Alzheimer-Gehirn.
2. Fehlender direkter Nachweis der Beteiligung von Glypikan an der A-Toxizität in der PC12 Zelle und fehlender Ausschluß anderer Rezeptoren, sondern Beweisführung aufgrund komplementärer Experimente.
3. Beschränkung auf die direkte Zelltoxizität von A und MTT-Reduktion als Meßparameter.

Die Bedeutung dieser Studie hängt also von einer weiteren Einordnung in die pathologischen Befunde im Alzheimer-Gehirn, weiteren Ansätzen der Hemmung der Glypikanexpression und anderen Modellen der A-Toxizität ab. Die Strategie, mit deren Hilfe in diesem System nicht nur die Existenz eines Rezeptors, der A-Toxizität vermittelt, nachgewiesen sondern dieser auch identifiziert wurde, war erfolgreich. Das Ergebnis kann nun als Grundlage für weitere Schritte dienen, und somit oben genannte Einschränkungen bestätigt oder ausgeräumt werden.

Die Bedeutung von Glypikan als Rezeptor, der A-Toxizität vermittelt, ist mehrfach:

1. Eine Beteiligung von Heparan Sulfat an der Pathogenese der AK wurde bereits in mehrfacher Hinsicht vorgeschlagen, bislang allerdings beschränkt auf Bindung von A/P oder AVP und auf das matrix- und nicht zell-assoziierte Heparan Sulfat Perlekan. Eine Funktion des Heparan Sulfats Glypikan als A-Rezeptor eröffnet neue Interpretationsmöglichkeiten für das Auffinden von Heparan Sulfat in Alzheimer-Läsionen im Gehirn.
2. Da die Verteilung von A-Ablagerungen im Alzheimer-Gehirn nicht der Verteilung der synaptischen oder neuronalen Untergänge entspricht, herrscht an dieser Stelle

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   Erklärungsbedarf. Die Verteilung des Rezeptors könnte hier hilfreich sein und bei guter Übereinstimmung mit der Verteilung des Schadens ein weiteres Argument für die Bedeutung der A-Toxizität bei der AK und des Rezeptors selbst liefern. Außerdem könnte die zelltypenspezifische Expression des Rezeptors die zelltypenspezifische Toxizität von A in vitro erklären.
3. Die Kaskade von zellulären Folgeereignissen der A-Interaktion kann bei Kenntnis des initialen Ereignisses der Rezeptorbindung besser verfolgt und verstanden werden.
4. Da die Aminosäuren 13-16 von P, die die Heparan Sulfat Bindungssequenz enthalten, für die Aktivierung von Mikroglia durch A notwendig sind, ist möglich, daß Glypikan auch als A-Rezeptor für die Aktivierung von Mikroglia fungiert.
5. Es besteht die Möglichkeit, obwohl zu diesem Zeitpunkt noch spekulativ, daß Glypikan auch an der Bildung der neurofibrillären Bündel (NFB) beteiligt ist. Die Hypothese stützt sich einerseits auf die Tatsache, daß Heparan Sulfat entscheidend für die Bildung der gepaarten helikalen Filamente, dem Gründgerust der NFB ist. Andererseits lassen sich aus der anatomischen Verteilung der NFB im Alzheimer-Gehirn und der Verteilung der Glypikan mRNA im Rattenhirn Parallelen ziehen, die dies nahelegen.
6. Eine therapeutische Intervention auf Rezeptorebene wäre bei Bestätigung der Rolle von Glypikan als A-Rezeptor im Alzheimer-Gehirn sinnvoll. Andere therapeutische Ansätze, die von einer pathogenetisch bedeutsamen Rolle von A ausgehen, beinhalten monoklonale Antikörper gegen A, Verringerung der P-Produktion durch Beinflußung der AVP-schneidenden Sekretasen, Steigerung des Abbaus von P durch spezifische Proteasen, Verhinderung der Aggregation von P zu A durch P-bindende Stoffe wie Apolipoprotein J, und Dämpfung der Folgen von A auf Neuronen oder Glia, z. B. durch Apoptose- oder Entzündunghemmer.

5.2. Einordnung in die Biologie verschiedener Heparan Sulfate

HS wurde in P/A-Ablagerungen (parenchymatös und vaskulär) und in NFB nachgewiesen. Während die Bedeutung von A für die Pathogenese der AK aufgrund der genetischen, Tiermodell- und Zellkulturdaten angenommen werden kann, ist die Rolle der extrazellulär abgelagerten Plaques aufgrund der Größe und der schlechten Korrelation mit

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In einer PG Analyse von PC12 Zellen wurde nur ein HSPG durch Analyse von [3H]Leuzin-markierten Proteinen gefunden (Gowda et al., 1989 ). Die Proteingröße von 65kD und Menge der mRNA (Litwack et al., 1994 ) weisen darauf hin, daß es sich um Glypikan handelt. Die ist einerseits eine Bestätigung unserer Ergebnisse, andererseits wirft es die Frage auf, ob im ZNS andere HSPG, die nicht in der PC12 Zelle vertreten sind, eine Rolle spielen.

Perlekan wurde mit einem monoklonalen Antikörper als ein HSPG in P/A Ablagerungen identifiziert (Snow et al., 1988 , Snow et al., 1994b ). Perlekan ist ein HSPG, das in der Basalmembran aller Gewebe einschließlich ZNS gefunden wird (Kato et al., 1988 ). Unklar ist, wodurch die zerebrale Spezifität der Gefäßablagerung von P/A zustandekommt, da dies nicht dem Expressionsmuster von Perlekan entspricht. Da Perlekan nicht neuronal exprimiert wird (Maresh et al., 1996 ), stellt sich weiterhin die Frage, wie Perlekan in parenchymatöse A-Plaques gelangt. Wie diese Antikörperstudien noch zeigen, ist Perlekan nicht an der Bildung von NFB beteiligt.

Herndon und Lander haben umfassend die Expression von Proteoglykanen im Rattenhirn am Ende der Embryonalzeit (E18), bei Geburt, und im Erwachsenenalter mit Isolation durch Anionenaustausch-Chromatographie und Analyse im Western Blot untersucht (Herndon und Lander, 1990 ). Unter den 16 membrangebundenen Proteoglykanen des Rattenhirns waren acht Chondroitin und acht Heparan Sulfat Proteoglykane (HSPG). Im adulten Rattenhirn wurden nur Glypikan und ein bisher nicht identifiziertes HSPG (M14) mittelgradig exprimiert, die anderen wenig bis gar nicht. Unabhängig von dieser Studie sind zwei weitere ZNS-spezifische HSPG bekannt, Zerebroglykan und N-Syndekan, die allerdings im Erwachsenenalter kaum bzw. gar nicht

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Bei der Analyse der Expression von Glypikan im ZNS der Ratte mit Hilfe von in Situ Hybridisierung fällt eine Parallelität zur Verteilung der NFB im Alzheimer-Gehirn auf (Tabelle 3). Glypikan wird ausschließlich in Projektionsneuronen exprimiert, die verschiedene Hirnareale miteinander verbinden. In Neuronen, die lokale Verbindungen eingehen (z. B. Schicht 4 im Isokortex) und in Gliazellen ist keine mRNA für Glypikan nachweisbar. Die Verteilung der NFB zeichnet sich durch ebenfalls durch den bevorzugten Befall von Projektionsneuronen aus, während Neuronen lokaler Schaltkreise und Glia verschont bleiben (Braak und Braak, 1991 ). Das Kleinhirn, in dem Projektionsneuronen kein Glypikan exprimieren, bildet auch keine NFB. Diese Parallelität könnte ein Hinweis auf die Beteiligung von Glypikan bei der NFB-Bildung sein.

Tabelle 3: Vergleich der Expression von Glypikan im ZNS der Ratte mit der Lokalisation von NFB im Alzheimer-Gehirn. (Modifiziert, nach Litwack et al., 1994

Areal		Glypikanexpression	NFB
Isokortex		Schicht 2/3, 5/6	Schicht 2/3, 5/6
Allokortex
	Hippokampus	Ammonshorn, Gyrus dentatus	Ammonshorn, Gyrus dentatus
	Palaeokortex	Septum, Tuber olf., piriformer Kortex	Septum, Bulbus olf.
Amygdala		BL, L, BM, Ncl. olf. lat	BL, L
Basalganglien		Ncl. accumbens
Zwischenhirn
	Thalamus	AV, LD, AD, Ncl. reuniens, AM, VB, MD, VAL, VPL, MD	AV, LD, AD, Ncl. reun.
	Hypothalamus	Ncl. paraventr., Ncl. supraopt.	Ncl.paraventr.
Hirnstamm		Locus coeruleus, Ncl. ruber	Locus coeruleus
		mot. Hirnnervenkerne

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Nach Glypikan wurden weitere GPI-verankerte und zu Glypikan weitgehend homologe Proteoglykane entdeckt und mittlerweile als Glypikanfamile zusammengefaßt (siehe Einleitung). Als Alternative zu Glypikan bei Beteiligung an der A-Toxizität scheiden sie jedoch alle aus. Zerebroglykan, Oci-5 und K-Glypikan werden nicht im adulten ZNS exprimiert, und Glypikan 3 ist ein CSPG.

5.3. Einordnung in die Pathologie der Alzheimer’schen Krankheit

Von den vielen Substanzen, die außer A in den Plaques von Alzheimer-Patienten gefunden werden, ist HS insofern von besonderer Bedeutung, als daß es schon in den frühesten Stadien auftritt (Snow und Kisilevsky, 1985 ; Stenstad et al., 1994 ). Für die anderen Proteoglykane Chondroitin Sulfat, Keratan Sulfat und Dermatan Sulfat scheint dies nicht der Fall zu sein (Snow et al., 1992 ; DeWitt et al., 1993 ; Snow et al., 1996 ). Ob eine HS-Überproduktion, wie z.B. durch Interleukin 1 (Leveugle et al., 1995 ) oder TGF1 (Nugent et al., 1992 ) in vitro induzierbar, der A-Ablagerung sogar vorausgeht, ist noch nicht geklärt. Allerdings lassen sich bei Patienten mit Trisomie 21, die alle verfrüht an der AK erkranken, bereits bei der Geburt, d.h. Jahre vor Auftreten erster Plaques, intrazelluläre neuronale Heparan Sulfat Einschlüsse feststellen, die beim Gesunden nicht vorhanden sind (Snow et al., 1990 ). Auch wurde eine erhöhte Aktivität der Sulfotransferase bei Alzheimer-Patienten festgestellt (Zebrower und Kieras, 1993 ).

Ein Zusammenhang scheint zwischen der Anwesenheit von HS in P Ablagerungen und deren Umbildung in A zu bestehen. Diffuse P Ablagerungen im Hippokampus, wo auch eine große Anzahl von A Plaques entstehen, weisen HS auf, während diffuse P Ablagerungen im Kleinhirn, wo fast keine A Plaques entstehen, kein HS enthalten. Eine mögliche Erklärung hierfur könnte die Fähigkeit von HS sein, P vor Proteolyse zu schützen (Gupta-Bansal et al., 1995 ; Snow et al., 1994a ) oder die Stuktur von Amyloid zu beinflussen (Fraser et al., 1992 ).

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Die Korrelation der parenchymalen A-Ablagerungen mit dem umliegenden Gewebeschaden im AK-Gehirn wurde bislang als unzureichend beschrieben. Dies könnte einerseits an der Quantifizierung von A Ablagerungen liegen, bei der nicht nur die Zahl der P immunoreaktiven Stellen als Maß dienen sollte (Cummings und Cotman, 1995 ). Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß nicht die in Form von Plaques deponierten A Fibrillen, sondern frei flottierende und mit histologischen Methoden nicht erfaßbare A Mono- Oligomere (Roher et al., 1996 ) den Schaden im AK Gehirn anrichten. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, daß nicht alle Zellen auf A ansprechen, weil der Rezeptor dafür nicht vorhanden ist. Die Identifikation von Glypikan ermöglicht, diese Hypothese zu testen. Eine direkte Beteiligung von Perlekan, dem HSPG, das bisher als einziges in Plaques gefunden gefunden wurde, am Zellschaden, ist unwahrscheinlich, da es matrix- und nicht membrangebunden ist (siehe Einleitung).

Die A-Angiopathie der AK zeichnet sich durch Ablagerung von A in der Basalmembran aus. Die Basalmembran von zerebralen Gefäßen ist reich an HS und in der Tat wird HS auch in den vaskulären A-Ablagerungen gefunden. Es könnte also sein, daß die spezielle Prädisposition der Gefäße für A-Ablagerungen durch den HS Gehalt begründet ist. Perlekan wird in der Basalmebran gefunden, während Glypikan in der Membran der vaskulären Endothelzellen sitzt (Mertens et al., 1992 ).

NFB, intraneuronale Läsionen, die hauptsächlich aus dem mikrotubulusassoziierten Protein Tau in Form von gepaarten helikalen Filamenten bestehen, enthalten ebenfalls Heparan Sulfat. Hyperphosphorylierung von Tau, bislang als die Ursache der NFB Bildung angesehen, reicht jedoch nicht für die Bildung der gepaarten helikalen Filamenten aus, während Heparin sowohl die Zusammenlagerung von Tau in gepaarten helikalen Filamenten induziert als auch Protein Kinasen stimuliert, die Tau phosphorylieren (Goedert et al., 1996 ; Brandt et al., 1991 ).

Der Proteinanteil des HSPG in den NFB konnte bislang nicht identifiziert werden. Doch gerade dieser könnte entscheidende Hinweise auf die Genese dieser Läsionen liefern. Perlekan scheint nicht in Frage zu kommen, da Untersuchungen mit Antikörpern gegen den Proteinanteil von Perlekan nur schwache bzw. keine Immunoreaktivitat zeigten (Snow et al., 1988 ). Dagegen konnte in Studien mit Antikörpern gegen Heparan Sulfat oder kationischen Farbstoffen bis auf eine Ausnahme (Snow et al., 1990 ) die Mehrzahl bzw. alle NFB angefärbt werden (Snow et al., 1989 ; Perry et al., 1991 ; Su et al., 1992 ; Goedert et

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Tabelle 4: Übersicht der Studien über eine Lokalisation von GAG im Alzheimer-Gehirn. DS, Dermatan Sulfat; CS, Chondroitin Sulfat; KS, Keratan Sulfat; HS, Heparan Sulfat; HSPG, Heparan Sulfat Proteoglykan; n.u., nicht untersucht; N, Neuron; O, Oligodendrozyt; G, Glia; PK, Perlekan; Ak, Antikörper.

PG	Plaque	NFB	Zelle	Methode	Referenz
DS	Peripher	+		Ak	Snow et al., 1992
CS	Peripher	+		Ak	DeWitt et al., 1993
KS	Peripher	-		Ak	Snow et al., 1996
HS	+	-		PK-Ak HK102	Snow et al., 1988
HS	+	Alle		Farbstoffe	Snow et al., 1989
HS	+	10-20%	N, O	HS-Ak HK249	Snow et al., 1990
HS	n.u.	+		BFGF Bindung	Perry et al., 1991
				HSPG-Ak
HS	+	75%	N, G	HS+HSPG-Ak	Su et al., 1992
HS	+	n.u.		Farbstoffe	Snow et al., 1994
				PK-Ak HK102
				HS-Ak HK249
HS	n.u.	Alle	N	HS-Ak 10E4	Goedert et al., 1996

Außerdem sei erwähnt, daß die Zelloberflächen-Bindung von Apolipoprotein E, einem zentralen Protein im Fettstoffwechsel des ZNS und aufgrund seines Polymorphismus Risikofaktor der AK, über membranassoziiertes Heparan Sulfat vermittelt wird (Ji et al., 1994 ). ApoE4 ist mit erhöhtem AK Risiko, vermehrter A-Deposition, verringerter antioxidativer Potenz und reduziertem Neuritenwachstum assoziiert (Strittmatter et al., 1993 ; Rebeck et al., 1993 ; Miyata et al., 1996 ; Nathan et al., 1994 ). Die Stellen des Apo E-

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Abb. 37: ApoE mit Bindungsstellen für -Amyloid (), Heparan Sulfat (H), Rezeptor (R), und Lipoprotein (L); Thrombin Schnittstelle (Thr); Polymorphismus (2/4) (Schulz und Einhäupl, 1996

5.4. Einordnung in Daten der in vitro -Amyloid Toxizität

GPI verankerte Proteine sind im Ruhezustand in glykosphingolipidreichen Domänen der Zellmembran lokalisiert. Nach Querverknüpfung werden sie in sogenannte Kaveolae internalisiert. Kaveolae sind flaschenförmige nichtumhüllte Zellmembraninvaginationen, die mit einer Fülle von Signaltransduktionselementen ausgestattet sind (Lisanti et al., 1994 ; Sargiacomo et al., 1993 ).

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Abb. 38: Schema der potentiellen Glypikanlokalisation in glykosphingolipidreichen Domänen der Zellmembran

Da die Querverknüpfung von GPI-verankerten Proteinen durch Antikörper oder Lektine ausgelöst wird, ist es vorstellbar, daß sie auch durch A ausgelöst werden kann. Würde A zwei oder mehr GPI-verankerte Glypikan-Moleküle durch Bindung an die Heparan Sulfat Seitenketten querverknüpfen, könnte es gemeinsam mit Glypikan in Kaveolae internalisiert werden, und dort eine Signaltransduktionskaskade in Gang setzen und Toxizität auslösen. Die im folgenden dargelegten Parallelen zwischen A-Toxizität und Signal Transduktion von GPI-verankerten Proteinen unterstützen die Annahme, daß dies der Fall ist.

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Abb. 39: Schema der potentiellen Glypikanaktivierung durch A.

Sowohl die Querverknüpfung GPI-verankerter Proteine als auch A bewirkt eine Aktivierung und eine dadurch bedingt vermehrte TNF und NO Freisetzung in Mikrogliazellen bzw. Makrophagen (Lund-Johansen et al., 1993 ; Meda et al., 1995 ). Für die Mikroglia-A Interaktion wurde gezeigt, daß die Aminosäuren 10-16 von P nötig sind (Giulian et al., 1996 ), also der Abschnitt, der die Heparan Sulfat Bindungsstelle 13-16 von P beinhaltet (684-687 von AVP, siehe Abb. 1). Ob GPI-verankerte Proteine Toxizität in Neuronen vermitteln können wurde bislang nicht untersucht.

GPI-verankerte Proteine sind mit verschiedenen Tyrosin Kinasen assoziiert (LYN, FYN, LCK, FGR, HCK), und davon kann zumindest HCK durch den Glykananteil des GPI-Ankers (Man-Man-Man-GlN-Inositol) aktiviert werden (Abb. 39). Der Glykananteil kann durch enzymatische Spaltung freigesetzt werden. Handelt es sich beim Enzym um die GPI-spezifische Phospholipase D, entsteht zusätzlich phosphatidische Säure, handelt es sich um die GPI-spezifische Phospholipase C, entsteht zusätzlich Diazylglyzerin. Diazylglyzerin aktiviert Protein Kinase C, die zusammen mit Tyrosin Kinasen die NF-B Transkriptionsfaktorenfamilie aktiviert, die wiederum die Expression von z.B. Interleukin 1, Interleukin 6, TNF, oder iNOS steuert (Tachado et al., 1997 ) (Abb. 40).

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NF-B ist ein Transkriptionsfaktor, der aufgrund seiner DNA-bindenden Rel-Region Gene für Zytokine, Chemokine, Komplementfaktoren, Wachstumsfaktoren und Adhäsionsmoleküle kontrolliert und als zentrale Regulationsstelle für inflammatorische Reaktionen gesehen wird (Baeuerle und Baltimore, 1996 ). NF-B kann, wie bereits erwähnt, durch das Zusammenspiel von Glykananteil und Diazylglyzerin aktiviert werden, welche aus GPI-verankerten Proteinen durch GPI-spezifische Phospholipase C-induzierte Spaltung hervorgehen (Tachado et al., 1997 ). Auch A aktiviert NF-B (Behl et al., 1994b ) und erhöhte NF-B-Immunoreaktivität wird im Hippocampus und zerebralen Kortex-Neuronen von Alzheimer-Patienten gefunden (Terai et al., 1996 ).

Integrine bilden eine Familie fokal verteilter transmembranöser Zelloberflächenrezeptoren, die nach niedrig-affiner Interaktion mit der extrazellulären Matrix Signale nach intrazellulär weitergeben. Dies bewirkt Veränderungen von Aktin Filamenten, Erhöhung des intrazellulären Kalziums und Aktivierung von Tyrosin Kinasen. -Integrin bindet P/A (Sabo et al., 1995 ) und AVP (Ghiso et al., 1992 ) und wird in Kaveolae gefunden (Bohuslav et al., 1995 ).

Phosphatidyl-3 Kinase, eine Lipid Kinase, die durch niedermolekulare GTPasen aktiviert wird und sich Integrin-abhängig mit Tyrosin Kinasen assoziiert, wird in Kaveolae gefunden (Lisanti et al., 1994 ) und durch A aktiviert (Luo et al., 1996 ).

Der “Straßenkehrerrezeptor” RAGE und das Gangliosid GM1 werden beide in Kaveolae gefunden (Lisanti et al., 1994 ) und beide binden P/A (Yan et al., 1996 , Yanagisawa et al., 1995 ).

Protein Kinse C und Casein Kinase II werden sowohl in Kaveolae gefunden als auch durch A stimuliert (Chauhan et al., 1991 und 1993 ).

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Intrazelluläres Kalzium gehört zu den elementarsten und vielseitigsten Botenstoffen der Zelle. A-Toxizität wird mit Destabilisierung der Kalziumhomöostase in Zusammenhang gebracht (Mattson et al., 1992 ). Diese könnte in Kaveolae durch Beeinflussung der dort gefundenen ATP abhängigen Plasmamembran-Kalziumpumpe oder des IP3-sensiblen Kalziumkanals, oder durch Diazylglyzerin-induzierte Ausschüttung von Kalzium aus intrazellulären Speichern erklärt werden.

Eine verringerte Aktivität der GTPase cp20 wurde in Zellen von AK Patienten oder nach A-Behandlung in Kontrollzellen festgestellt (Kim et al., 1995 ). In Kaveolae findet man mehrere GTPasen (Sargiacomo et al., 1993 ), allerdings wurde cp20 nicht identifiziert.

Abb. 40: Schema der durch A-Glypikan Vernetzung potentiell ausgelösten Signal Transduktion. NRTK, Nicht-Rezeptor Tyrosin Kinasen; PKC, Protein Kinase C; DAG, Diazylglyzerol; RAGE; Rezeptor für fortgeschrittene Glykierungsendprodukte; ROS, reaktive Sauerstoff Spezies; NF-B, nukleärer Faktor B.

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Kaveolae wird neben einer Funktion in der Signal Transduktion auch eine Funktion im intrazellulären Transport zugeschrieben. Sie sind an Potozytose, Endozytose und Transzytose beteiligt (Schnitzer et al., 1994 ). Bei der Endozytose unterscheidet man zwischen Klathrin-beschichteten Vesikeln und Klathrin-freien Kaveolae. Beide werden unabhängig voneinander, mit unterschiedlicher Kinetik, und in unterschiedliche Endosomen in das Zellinnere aufgenommen. Aus Studien mit chimären Rezeptoren weiß man, daß der Membrananker bestimmt, über welchen Endozytoseweg ein Molekül internalisiert wird. GPI-Verankerung führt zur Internalisierung durch Kaveolae. (Keller et al., 1992 ). Unterschiedliche Endozytosewege wurden auch für transmembranöse und GPI-verankerte HSPG demonstriert (Yanagishita, 1992 ), und es ist anzunehmen, daß das GPI-verankerte Glypikan aus Kaveolae endozytiert wird.

Mikrofilamente sind eines der drei Elemente des Zytoskeletts und bestehen aus Aktin. Sie sitzen auf der zytoplasmatischen Oberfläche von Kaveolae und sind für die Internalisierung von GPI-verankerten Proteinen nötig. Die Mikrofilamente werden durch Aktin-assoziierte Proteine wie z.B. Paxillin und Gelsolin reguliert, die wiederum durch Tyrosin Kinasen aktiviert werden (Lisanti et al., 1994 ; Sargiacomo et al., 1993 ). Depolymerisierung von Aktin blockt sowohl die A Toxizität (Furukawa und Mattson, 1995 ) als auch die Aufnahme querverknüpfter GPI verankerter Proteine in Kaveolae (Parton et al., 1994 ).

HS wird endozytiert und zum Teil in den Zellkern transportiert (Ishihara et al., 1986 ). Im Alzheimer-Gehirn werden intrazelluläre HS-Ablagerungen in Lipofuszingranula, in NFB und im Zellkern gefunden (Su et al., 1992 ; Snow et al., 1990 ). Da Kaveolae Endozytose und Transzytose vermitteln (Schnitzer et al., 1994 ) und Mikrotubuli Schienen für den Vesikeltransport in das Zellinnere bilden, besteht Grund zur Annahme, daß Glypikan-haltige Transportvesikel mit Mikrotubuli in Kontakt kommen. Das Mikrotubulus-assoziierte Protein Tau, der Hauptbestandteil der NFB im Alzheimer-Gehirn, bindet mit dem C-Terminus Mikrotubili und interagiert mit dem N-Terminus mit anderen Zellbestandteilen. Da Tau Heparan Sulfat (Goedert et al., 1996 ) und den membranspannenden Anteil von AVP (Smith et al., 1995 ) bindet (siehe Abb. 1), könnte eine direkte Interaktion von Tau, Glypikan und AVP durch die A-induzierte Quervernetzung zur NFB-Bildung führen (Abb. 41).

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Abb. 41: Schema der potentiellen Interaktion einer internalisierten Kaveola mit einem Mikrotubulus. HS, Heparan Sulfat; A, -Amyloid; AVP, Amyloid Vorläuferprotein.

5.5. Modell der Pathogenese der Alzheimer’schen Krankheit

Autosomal dominante Mutationen von AVP oder Präsenilin 1 oder 2 führen zur vermehrten Produktion von P-Spezies und zur früh einsetzenden familiären AK. A geht aus P hervor und ist der Hauptbestandteil der im Alzheimer-Gehirn abgelagerten Plaques. Deshalb nehmen AVP und A eine zentrale Rolle in der Pathogenese der AK ein. Auch bei den sporadischen Erkrankungsfällen wird A abgelagert, die Ursache ist jedoch unklar.

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Abb. 42: Modell der Pathogenese der Alzheimer’schen Krankheit (AK). PS, Präsenilin; NFB, Neurofibrilläre Bündel.

Um P aus dem Vorläuferprotein AVP herauszuschneiden, sind die bislang unbekannten Enzyme - und -Sekretase notwendig, -Sekretase verhindert die P Freisetzung. Die Umwandlung von P in A, bei der es sich um eine Konformationsänderung handelt, wird durch viele Faktoren beeinflußt: pH, Konzentration, C-Terminale Länge, Sequenz, Kofaktoren, etc..

Die extrazellulär abgelagerten Plaques erreichen eine Größe von bis zu mehreren Millimetern Größe. Ihr Verteilungsmuster stimmt nicht mit dem der NFB oder dem neuronalen Schaden im Alzheimer-Gehirn überein, was eine direkte, von ihnen ausgehende Neurotoxizität anzweifeln läßt. Allerdings sind 80% der A-haltigen Plaques von aktivierter Mikroglia umgeben. Ihre Unlöslichkeit läßt sich u.a. durch stabilisierende Kofaktoren wie Perlekan erklären.

A-Mono-, Di- bzw. Oligomere können auch schon Mikroglia aktivieren und Toxizität vermitteln, sind im Extrazellularraum frei beweglich und können aus dem Alzheimer-Gehirn

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Neurotoxizität im Alzheimer-Gehirn kann durch direkten Einfluß von A, aber auch indirekt über toxische Phenolamine von durch A aktivierten Mikrogliazellen (Giulian et al., 1995 ) oder durch das von A aktivierte Komplementsystem durch zustande kommen (Rogers et al., 1992 ).

Durch Mikrogliaaktivierung werden Entzündungsreaktionen im Gehirn ausgelöst, die wiederum Neuronen schädigen oder zu einer reversiblen Funktionsbeeinträchtigung des Gehirns führen können. Eine Relevanz für die AK wird durch die Wirksamkeit von Indomethazin bei Alzheimer-Patienten unterstrichen (Rogers et al., 1993 ).

Ein Synapsenverlust geht dem Untergang von gesamten Neuronen voran, und beide haben einen Verlust von Neurotransmittern zur Folge. Auf den Ausgleich dieses Defizits fußt die momentane Pharmakotherapie mit Azytylcholinesterasehemmern, die allerdings nur symptomatisch ist.

Die Bildung der NFB wurde bisher in keinem Tiermodell der AK erreicht und steht auch in keinem offensichtlichen räumlichen Zusammenhang mit der Ablagerung von A-Plaques. NFB sind jedoch definierend für die AK und bedeuten den Untergang für das befallene Neuron. Erstaunlicherweise entspricht das Verteilungsmuster der NFB weitgehend dem von Glypikan, und HS wird seit kurzem eine Rolle an der NFB Bildung zugeschrieben. Dies könnte bedeuten, daß Glypikan neben oder gerade durch eine Rezeptorfunktion für A auch die Bildung der NFB vermittelt.

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