Prionen: Die Attentäter in unserem Kopf

Prionprotein
Prione sind Proteine und bestehen aus einer langen Kette von Aminosäuren © Shutterstock

Sie sind fast unsichtbar und so gut wie unzerstörbar. Prionen sind das große Mysterium der Medizin: Kein Virus, kein Bakterium, kein Pilz – Prionen sind noch nicht einmal lebendig. Doch wenn sie zuschlagen, töten sie – immer. Wie bei der Creutzfeld-Jakob-Krankheit.

Monatelang rätseln die Mediziner der Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio, über die mysteriösen Todesfälle. Zehn Opfer hat die unbekannte Krankheit in kürzester Zeit gefordert. Die Autopsie der Toten ergibt eine Gemeinsamkeit: Ihr Gehirn ist in manchen Arealen löchrig wie ein Schwamm. Die Ärzte kennen dieses Bild nur von Drogenkranken, die jahrelang Heroin und Crack zu sich genommen haben. Doch bei keinem der zehn Toten finden sich Rückstände im Blut – sie sind clean. Die Ärzte analysieren die zerstörten Gehirnregionen: Die Opfer müssen schon zu Lebzeiten Denk- und Sprechprobleme gehabt haben. Außerdem war vermutlich die Motorik gestört. All diese Symptome haben auch Demenzkranke. „Ich glaube, diese Krankheit gibt es schon seit vielen Jahren“, sagt der Neuropathologe Pierluigi Gambetti aus Cleveland. „Sie wurde nur in einigen Fällen fälschlicherweise als Demenz diagnostiziert.“ Aber eine Demenz entwickelt sich über Dekaden – diese Krankheit tötet bereits nach sechs Monaten. Was löst sie aus? Erst nach zahlreichen Gewebeuntersuchungen finden die Ärzte den Grund. Das Unheimliche: Die Krankheit wird nicht von Bakterien oder Viren verursacht, sondern von Prionen. Und die sind an sich schon ein Mysterium – Prionen sind keine Lebensform, sondern Proteine, also Eiweißmoleküle. Doch wie kann ein Eiweiß Zellen infizieren und sich vermehren?

 

Prionen sind immer tödlich

Der Täter ist endlich identifiziert. Das Prion PrPSc ist für die Leichen auf den Obduktionstischen verantwortlich. Es hat sich in das Gehirn seines Opfers eingeschlichen und dort eine Armee freiwilliger Helfer rekrutiert. Dieses Heer an Schläferprionen durchlöchert das Gehirn, zerstört Millionen Nervenzellen – ein schwammartiges Gewebe bleibt zurück. Erst der Tod liefert den Beweis für die Täter. „Die Ärzte können mutmaßen und ausschließen, doch aufspüren lassen sie sich nicht“, sagt Gabi Schelzke, Ärztin und Epidemiologin an der Universität Göttingen. „Nur die Autopsie des Gehirns überführt die Prionen.“ Sie sind fast unsichtbar, kaum zu zerstören und immer tödlich.

Warum sind Wissenschaftler so alarmiert, wenn es um Prionen geht? Offiziell liegt die Zahl der Menschen, die in Deutschland an Prionen erkranken, bei knapp hundert im Jahr. Eine Auffälligkeit verunsicherte die Mediziner allerdings: Anscheinend waren nur junge Menschen von Prionenerkrankungen betroffen, einige Patienten waren sogar erst Teenager. Die Symptome ähnelten aber denen von Alterskrankheiten wie Demenz. Das brachte die Ärzte auf eine Idee: Wenn eine Prionenerkrankung die gleichen Symptome aufweist wie eine Demenz, sind dann auch Prionen für diese Alterskrankheit verantwortlich?

 

Prionen als Auslöser von Demenz?

Dieser Frage sind die Ärzte in Cleveland nachgegangen. Das Team um Pierluigi Gambetti führte an verstorbenen Demenzpatienten Autopsien durch und fand tatsächlich in vielen Gehirnen Anzeichen von Prionen. Damit wurde erstmals ein Zusammenhang zwischen Prionen und Alterskrankheiten wie Alzheimer nachgewiesen. „Man kam einfach nie auf die Idee, bei Demenzkranken gezielt nach Prionen zu suchen“, sagt Gambetti. Plötzlich rückte das Prion in den Mittelpunkt der neurologischen Forschung. Bis heute ist völlig unklar, an wie vielen Krankheiten Prionen wirklich beteiligt sind. Es ist eine seltsame Laune der Natur, dass unsere engsten Beschützer zu unseren größten Feinden werden können. Denn in erster Linie sind Prionen eine Art Leibwächter in den Nervenzellen im Gehirn. Jeder Mensch, jedes Wirbeltier hat sie. Ihre Aufgabe: Sie schützen die Zellen vor sogenannten zellulären Stressoren, also vor Giftstoffen, Strahlung, Hitze und Kälte. Sie sind somit Teil des Immunsystems und verlängern die Lebenszeit ihrer Zelle – ohne Prionen altert das Gehirn schneller. Wie sie das machen und welchen Zweck sie darüber hinaus haben, wissen die Forscher noch nicht. Es ist eines der größten Rätsel der Medizin: Wie können einfache Eiweißmoleküle so komplexe Aufgaben erfüllen? Im Gegensatz zu allen Lebewesen haben Prionen keine DNA, also keine grundlegende Erbinformation. Selbst Bakterien und Viren haben eine Basisprogrammierung, die sie antreibt – Prionen nicht. Was aber sind sie dann?

 

Ist Unsterblichkeit tödlich?

Prionen sind eine besondere Form von Erregern. Als Proteine bestehen sie aus einer langen Kette von Aminosäuren, den kleinsten organischen Verbindungen. Es gibt eine fast unendliche Anzahl von Proteinen: Einige setzen sich nur aus zwei unterschiedlichen Aminosäuren zusammen, andere bestehen aus einer Kette von 30.000 Aminosäuren. Menschliche Prionproteine sind aus 253 Aminosäuren aufgebaut. Unter einem Mikroskop sehen sie wie zwei und eine halbe Spirelli-Nudel aus, die durch dünne Drähte zusammengehalten werden. Die zelleigenen Prionproteine werden PrPC genannt, aus dem englischen „Prion Protein cellular“, zu Deutsch: zelluläres Prionprotein. Doch es gibt eine zweite Form des Prionproteins, einen dunklen Zwilling. Sein Name: PrPSc, Prion Protein Scrapie, nach der Scrapie-Krankheit benannt, die das Gehirn befällt und erstmals bei Schafen entdeckt wurde. Ungewöhnlich: Das pathogene, also krankmachende, Prion ist genauso aufgebaut wie das zelleigene. Es hat dieselbe Anzahl und die gleiche Anordnung von Aminosäuren. Der einzige Unterschied: Das Scrapie-Prionprotein hat sich umgefaltet und nimmt eine etwas andere Form an. Diese kleine strukturelle Umwandlung macht aus einem Bodyguard einen Killer. Zwei Dinge geschehen:

  1. Die veränderte Struktur wirkt wie ein Schutzschild. Das bösartige Prion ist nun kaum zu zerstören, es hält Temperaturen von mehr als 200 Grad Celsius aus.
  2. Das Prion reproduziert sich. Es zwingt die guten PrPC zur Umfaltung ihrer Struktur – wie der Bote eines Terrornetzwerks, der eine Schläferzelle aktiviert. Es ist eine unaufhaltsame Kettenreaktion: Immer schneller mutieren die gutartigen Prionen zu Killern. Die Nervenzellen bemerken zwar den Schädling, doch sie können ihn nicht vernichten. Die Killer-Prionen klumpen sich zusammen, die Wirtszelle hat gegen die Eiweißmassen keine Chance und stirbt. So entstehen nach und nach große Löcher im Hirngewebe. Die Patienten werden vergesslich, sind müde und desorientiert. Dann können sie ihren Körper nicht mehr kontrollieren und fallen in eine Art Koma. „Von der ersten Diagnose an bleiben den Kranken noch sechs Monate“, sagt Gabi Schelzke. „Eine Prionenerkrankung verläuft immer tödlich.“ Doch wie kommen die Killer in den Körper?
 

Können Prionen eine Epidemie auslösen?

Die pathogenen Prionen verbreiten sich auf zwei Arten. In etwa 85 Prozent der Fälle entstehen die Killer-Prionen sporadisch aus einem zelleigenen Prion, also zufällig. Warum? Darauf haben die Ärzte keine Antwort. Tests ergaben, dass es jeden zu jeder Zeit treffen kann – anscheinend vollkommen willkürlich. Die zweite Verbreitungsart ist die Übertragung – wenn die Prionen von einem Körper in den anderen gelangen. In seltenen Fällen passiert das bei einer Blutübertragung, beispielsweise bei einer Bluttransfusion. Am häufigsten übertragen sich Prionen aber über die Nahrung, wie beim Kannibalenstamm der Fore in Papua-Neuguinea. Die Prionen finden über die Nervenbahnen ihren Weg vom Darm ins Gehirn. Sind die Prionen somit nur das Problem einiger Kannibalen?

 

BSE durch Prionen

In Großbritannien ging ab 1996 eine neue Version der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit um: Die Betroffenen hatten mit Prionen verseuchtes Rindfleisch gegessen. Die Bovine Spongiforme Enzephalopathie (BSE), besser als Rinderwahnsinn bekannt, entstand ebenfalls durch eine Art Kannibalismus. Um Kosten für teures Kraftfutter zu sparen, wurden die nicht für den menschlichen Verzehr geeigneten Teile von Rindern zu Tiermehl verarbeitet. Die Prionen überstanden diese Prozedur und infizierten weitere Kühe. Als diese Tiere dann geschlachtet wurden, wurden ihr Rückenmark und das Gehirn verarbeitet. Insgesamt starben in Großbritannien über 150 Menschen an den Folgen dieser kannibalischen Fütterung. Jedoch dürfte die Dunkelziffer weitaus höher sein: Niemand weiß, wie viele Todesfälle nicht den Prionen zugeordnet wurden, sondern anderen Ursachen.

 

Angriffsplan Gehirn

  1. Infiltration: Killer-Prionen dringen in die Nervenzellen im Gehirn ein. Dort treffen sie auf zelleigene Prionen.
  2. Rekrutierung: Die schädlichen Prionen zwingen die zelleigenen zur Umwandlung in bösartige Prionen – eine Kettenreaktion beginnt.
  3. Angriff: Die Prionen verklumpen. Die Neuronen leiten den programmierten Zelltod ein, um die Eindringlinge zu bekämpfen – doch die überleben.
 

Wie werden aus Leibwächtern Killer?

Prionen sind Eiweißproteine, die aus einer langen Molekülkette bestehen. Sie sind eine Art Türsteher in unseren Nervenzellen: Sie lassen gefährliche Umwelteinflüsse wie Gift, Strahlung und Hitze nicht in die Zelle eindringen. Das Prion setzt sich aus sogenannten Alpha-Helices (orangefarbene Spiralen) zusammen. Die grünen Beta-Faltblätter geben dem Protein die dreidimensionale Struktur. Wenn man die aber genauer anschaut, entdeckt man einen roten Abschnitt. Wie oder warum er entsteht, weiß man nicht. Doch er verleiht dem Prion eine Eigenschaft, die man sonst nur von Viren kennt: Es infiziert Zellen und vermehrt sich – am Ende tötet es seinen Wirt.

 

Waren Prionen unter Pseudonym aktiv?

Es ist eine unheimliche Kettenreaktion. Eine der ersten erforschten Prionenerkrankungen nannte sich Kuru und kam bei den Fore in Papua-Neuguinea vor. Die Tradition schrieb den Frauen der Fore vor, die Leichname ihrer verstorbenen Stammesmitglieder zu verspeisen – sie waren Kannibalen. Da die äußerst resistenten Prionen selbst den Tod ihres Wirts überleben, konnten sich die Proteine immer weiter verbreiten. Nachdem der Kannibalismus in den 1950er-Jahren in Papua-Neuguinea verboten wurde, nahm auch die Zahl der Kuru-Erkrankten ab. Heute ist Kuru für die Medizin von größtem Interesse, denn einige Fore haben eine genetische Mutation entwickelt, die den Ausbruch der Prionenerkrankung verhindert.

 

Creutzfeld-Jakob-Krankheit

Die häufigste Prionenerkrankung beim Menschen ist die Creutzfeld-Jakob-Krankheit. Vor 18 Jahren hat sich eine neue Form dieser Krankheit entwickelt. Die Prionen stammen von Rindern und haben es geschafft, die Artenschranke zu überwinden.

Das könnte Sie auch interessieren
Themen
Copyright 2018 praxisvita.de. All rights reserved.