Nachlassende Botenstoffkonzentrationen könnten zumindest teilweise für die Lernschwierigkeiten verantwortlich sein, mit denen vom Down-Syndrom betroffene Menschen zu kämpfen haben. Indem sie den schwindenden Stoff künstlich zuführten, gelang es nun Forschern um Ahmad Salehi und William Mobley von der Stanford Medical School die kognitive Leistungsschwäche dramatisch abzumildern – allerdings nur bei Mäusen, die an einer vergleichbaren Form der bei Menschen als Trisomie 21 bekannten Krankheit litten [1].

Zum Einsatz kam in der aktuellen Studie ein Medikament, das bereits in der Parkinson-Therapie verwendet wird, so genanntes Droxidopa oder L-DOPS. Im Gehirn wandelt es der Körper in den Neurotransmitter Noradrenalin um.

Für gewöhnlich übernimmt ein Hirnstammareal, der Locus caeruleus, die Aufgabe, verschiedenste Hirnbereiche mit Noradrenalin zu reizen. Infolge des Down-Syndroms sterben aber seine Nervenzellen zusehends ab. Die ausbleibende Aktivierung macht sich vor allem in einer der wichtigsten Schaltstellen des Gedächtnisses, dem Hippocampus, bemerkbar: Schwierigkeit mit räumlichen Erinnerungen und dem Erkennen komplexer Zusammenhänge sind die Folge.

Wider Erwarten bleibt den Empfängerzellen im Hippocampus ihre Empfindlichkeit für Noradrenalin über längere Zeit erhalten, beobachtete jetzt das Forscherteam bei den Versuchsmäusen. Sobald sie daher den Tieren den Wirkstoff injizierten, besserte sich deren kognitive Leistung erheblich. Die Mäuse konnten nun beispielsweise angemessen auf eine neue Umgebung reagieren, etwa in dem sie wie ihre gesunden Artgenossen ein Nest bauten.

Das Down-Syndrom entsteht, wenn im Erbgut eines Menschen das Chromosom 21 dreimal statt nur zweimal vorliegt. Betroffene tragen dadurch rund 400 Gene in dreifacher Ausführung. Für die Degeneration des Locus caeruleus wird unter anderem das überzählige Gen APP verantwortlich gemacht. Es produziert den Vorläufer zum so genannten Amyloid-β-Protein, das auch bei der in mancherlei Hinsicht dem Down-Syndrom ähnlichen Alzheimerkrankheit eine Rolle spielt und dort ebenfalls zum Zelltod im Locus caeruleus führt.

Dessen Zerstörung ist aber wohl nicht allein verantwortlich für die kognitiven Defizite: Sie traten auch auf, als Salehi und Kollegen die Zerstörung der Hirnregion verhinderten, indem sie bei den Mäusen die dritte Kopie des Gens APP ausschalteten.

Diese Beobachtung zeige, wie komplex die genetischen Zusammenhänge seien, die zu den Lern- und Gedächtnisproblemen beim Down-Syndrom führen, urteilt Frances Wiseman vom University College London in einem begleitenden Kommentar [2]. Von der Aussicht, diese Defizite durch Verabreichen von Noradrenalin zu lindern, zeigt sich Wiseman dennoch begeistert.

Gleichzeitig warnt sie vor übereilten Hoffnungen: Noch sei unklar, inwieweit sich die Ergebnisse der Studie auf den Menschen übertragen lassen und ob das Medikament nicht mit anderen körperlichen Auswirkungen des Down-Syndroms kollidiere.

Der als Modell für menschliche Trisomie 21 gezüchtete Mausstamm trägt Fragmente des Maus-Chromosoms 16. Dadurch liegen mindestens 104 der 400 Gene dreifach vor, die bei Menschen mit Down-Syndrom überzählig sind. (jd)