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Spitzenforschung an der Universitätsklinik Köln

Medizinforscher entdecken neue Art von Muskelatrophie

28. Oktober 2016 | 11:00 | red
Dr. Markus Storbeck (l.) und Andreas delle Vedove MD/PhD (r.) mit Prof. Dr. Brunhilde Wirth haben eine neue Art von genetisch bedingter Muskelatrophie entdeckt. Bild: Uniklinik Köln

Dr. Markus Storbeck (l.) und Andreas delle Vedove MD/PhD (r.) mit Prof. Dr. Brunhilde Wirth haben eine neue Art von genetisch bedingter Muskelatrophie entdeckt. Bild: Uniklinik Köln

Der krankhafte Abbau von Muskelmasse wird von Medizinern als Muskelatrophie bezeichnet. Nun haben Kölner Forscher eine neue Art dieser genetischen Anomalie und ihre Wirkungsweise entdeckt.

Wie die Verantwortlichen der Kölner Landesklinik am gestrigen Donnerstag mitteilten, hat eine Kölner Forschergruppe um Prof. Dr. Brunhilde Wirth am Institut für Humangenetik der Uniklinik Köln und vom Zentrum für molekulare Medizin Köln (ZMMK) hat dabei eine weitere genetisch bedingte Variante von Muskelatrophie identifiziert.

Wie die Wissenschaftler nun im renommierten The American Journal of Human Genetics veröffentlicht haben, handelt es sich um eine bestimmte Mutation im PIEZO2-Gen. Die sollen die so genannte Propriozeption entscheidend stören und so den Muskelabbau beschleunigen. Unter Propriozeption bezeichnen Medizinforscher die Sinneswahrnehmung der eigenen Gliedmaßen (Arme und Finger). Genau für die Prozesse komplexer Bewegungen benötigen Menschen ein voll funktionsfähiges PIEZO2 Gen. Es ist ein Bauplan für ein Protein, das Druck und Dehnung in Muskeln und in der Haut wahrnehmen kann, ein sogenannter Mechanorezeptor.

PIEZO2-GEN als Ursache für Muskelabbau

Markus Storbeck, Postdoktorand in Wirth’s Forschungsgruppe, hat Sequenzdaten von mehr als 20.000 Genen von Patienten mit Muskelatrophie analysiert und homozygote Leserasterverschiebungen im PIEZO2 Gen entdeckt. Das bedeutet, dass ein kleines Stück DNA-Sequenz entweder fehlt oder eingefügt wurde, sodass der PIEZO2 Bauplan durcheinander gerät und nicht mehr gelesen werden kann. Dem entsprechend können Zellen kein PIEZO2 Protein mehr produzieren und die Abwesenheit dieses wichtigen Mechanorezeptors führt letztlich zur Erkrankung.

Obwohl es sich um eine erbliche Erkrankung handelt, sind die Eltern der Patienten nicht betroffen, aber tragen jeweils eine Kopie des mutierten Gens (heterozygot). Patienten besitzen zwei mutierte Genkopien (homozygot), wobei die eine vom Vater, die andere von der Mutter vererbt wurde. Genetiker nennen diese Art der Vererbung autosomal rezessiv.

Der Mediziner und Doktorand Andrea Delle Vedove aus Wirth’s Gruppe hat aus der Haut der Patienten Zellen kultiviert und Experimente durchgeführt. Durch seine Arbeit konnte er beweisen, dass die Zellen auf Grund der Mutationen im PIEZO2 Gen, die Sequenz nicht mehr richtig lesen können. Die Zellen sehen die Baupläne als Müll an und vernichten sie dementsprechend. Folglich gibt es kein PIEZO2 Protein in den Zellen der Patienten und die Zellen haben die Fähigkeit verloren, mechanische Einwirkungen wie Druck und Dehnung wahrzunehmen.

Genetischer Defekt sorgt für verkürzte Muskeln

Die durch den Verlust von PIEZO2 bedingte Erkrankung setzt während der Embryonalentwicklung ein und ist zum Zeitpunkt der Geburt bereits ausgeprägt. Ein gesundes Ungeborenes führt im Körper der Mutter bereits Bewegungen aus – eine Voraussetzung für die normale Muskelentwicklung durch „Training“. Die Wissenschaftler um Prof. Wirth glauben, dass Propriozeption wie sie durch PIEZO2 vermittelt wird, zur Steuerung muskulärer Entwicklungsprozesse benötigt wird.

Bei betroffenen Neugeborenen sind bei entsprechendem Defekt bereits bei der Geburts Muskeln verkürzt. Das kann zum Beispiel zu einer Skoliose oder zu Gelenksteifigkeit führen. Einige dieser Deformitäten können operativ korrigiert werden, aber es gibt keine Möglichkeit zur Behandlung der daraus resultierenden, motorischen Defizite. Wie bei allen genetischen Erkrankungen steht die Identifizierung des ursächlichen Gens an erster Stelle. Um aber Strategien zur Therapie zu entwickeln, bedarf es eines tieferen Verständnisses wie die Abwesenheit von PIEZO2 zur Erkrankung führt. Die Grundlagen dafür wurden jetzt geschaffen, so die Hoffnung der Forscher.

Die Originalarbeit trägt den Titel: „Delle Vedove A.*, Storbeck M.* (Erstautoren mit gleicher Beteiligung), Heller R., Hölker I., Hebbar M., Shukla A., Magnusson O., Cirak S., Girisha K.M., O’Driscoll M., Loeys B. and Wirth B. Biallelic loss of proprioception-related PIEZO2 causes muscular atrophy with perinatal respiratory distress, arthrogryposis and scoliosis. Am J Hum Genet. 2016. Den Fachartikel dazu finden sie auch im Internet unter: http://dx.doi.org/10.1016/j.ajhg.2016.09.019.

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