Versteckte Verbindung entdeckt: Neue Forschung verknüpft Gehirnentzündung mit Muskelermüdung

Forscher der Washington University haben herausgefunden, dass eine Gehirnentzündung Muskelfunktionsstörungen verursachen kann, indem sie ein Protein freisetzt, das zu den Muskeln wandert und deren Funktion beeinträchtigt. In Experimenten mit Fruchtfliegen und Mäusen stellten sie fest, dass dieses Protein die Energieproduktion in den Muskelmitochondrien reduziert. Die Forschung identifizierte auch mögliche Wege, diesen Prozess zu blockieren, was helfen könnte, Muskelschwund bei Erkrankungen wie bakteriellen Infektionen, Alzheimer und Long COVID zu behandeln oder zu verhindern. Bildnachweis: SciTechDaily

Eine Studie zeigt, dass eine Gehirnentzündung zur Freisetzung eines Proteins führt, das die Muskelfunktion beeinträchtigt, was auf mögliche Behandlungen für damit verbundene Muskelermüdung bei Krankheiten wie Alzheimer und Long COVID hindeutet.

Es ist bekannt, dass Infektionen und neurodegenerative Erkrankungen Gehirnentzündungen verursachen. Patienten mit Gehirnentzündungen entwickeln jedoch oft Muskelprobleme, die scheinbar unabhängig vom zentralen Nervensystem sind.

Jetzt haben Forscher der Washington University School of Medicine in St. Louis herausgefunden, dass eine Gehirnentzündung ein bestimmtes Protein freisetzt, das vom Gehirn zu den Muskeln wandert und einen Rückgang der Muskelfunktion verursacht. Die mit Fruchtfliegen und Mäusen durchgeführte Studie hat auch Wege identifiziert, diesen Prozess zu blockieren. Dies könnte erhebliche Auswirkungen auf die Behandlung oder Vorbeugung des Muskelschwunds haben, der häufig bei entzündlichen Erkrankungen wie bakteriellen Infektionen, Alzheimer und Long COVID auftritt.

„Wir sind daran interessiert, die sehr tiefe Muskelermüdung zu verstehen, die mit einigen häufigen Erkrankungen einhergeht“, sagte der leitende Autor Aaron Johnson, PhD, außerordentlicher Professor für Entwicklungsbiologie. „Unsere Studie legt nahe, dass, wenn wir krank werden, Botenproteine ​​aus dem Gehirn durch den Blutkreislauf wandern und das Energieniveau in der Skelettmuskulatur senken. Das ist mehr als ein Mangel an Motivation, sich zu bewegen, weil wir uns nicht wohl fühlen. Diese Prozesse senken das Energieniveau in der Skelettmuskulatur und verringern die Fähigkeit, sich normal zu bewegen und zu funktionieren.“

In ihrer kürzlich in Science Immunology veröffentlichten Studie untersuchten die Forscher die Auswirkungen von Gehirnentzündungen auf die Muskelfunktion, indem sie drei Krankheiten modellierten: eine bakterielle E. coli-Infektion, eine SARS-CoV-2-Virusinfektion und Alzheimer. Wenn das Gehirn entzündlichen Proteinen ausgesetzt ist, die für diese Krankheiten charakteristisch sind, bilden sich schädliche Chemikalien, sogenannte reaktive Sauerstoffspezies. Die reaktiven Sauerstoffspezies veranlassen Gehirnzellen, ein immunbezogenes Molekül namens Interleukin-6 (IL-6) zu produzieren, das über den Blutkreislauf durch den Körper wandert. Die Forscher fanden heraus, dass IL-6 bei Mäusen – und das entsprechende Protein bei Fruchtfliegen – die Energieproduktion in den Mitochondrien der Muskeln, den Energiefabriken der Zellen, reduzierte.

Forschungen der Washington University School of Medicine in St. Louis zeigen, wie Gehirnentzündungen bei verschiedenen Krankheiten, darunter Virusinfektionen, bakterielle Infektionen und Alzheimer, extreme Muskelschwäche auslösen. Dargestellt sind die Muskeln von Fruchtfliegen; die violette Färbung ist ein Maß dafür, wie gut die Mitochondrien in den Muskelzellen Energie produzieren. Links ist ein gesunder Muskel und rechts ein Muskel, der IL-6 ausgesetzt ist, einem immunbezogenen Molekül, das vom Gehirn als Reaktion auf Infektionen oder chronische Krankheiten produziert wird. Bildnachweis: Shuo Yang

„Fliegen und Mäuse, die COVID-assoziierte Proteine ​​im Gehirn hatten, zeigten eine reduzierte motorische Funktion – die Fliegen kletterten nicht so gut, wie sie sollten, und die Mäuse liefen nicht so gut oder so viel wie Kontrollmäuse“, sagte Johnson. „Wir haben ähnliche Auswirkungen auf die Muskelfunktion beobachtet, als das Gehirn bakterienassoziierten Proteinen und dem Alzheimer-Protein Amyloid-Beta ausgesetzt war. Wir sehen auch Hinweise darauf, dass dieser Effekt chronisch werden kann. Selbst wenn eine Infektion schnell abklingt, bleibt die reduzierte Muskelleistung in unseren Experimenten viele Tage länger bestehen.“

Johnson, zusammen mit Mitarbeitern der University of Florida und Erstautor Shuo Yang, PhD – der diese Arbeit als Postdoktorand in Johnsons Labor durchführte – argumentieren, dass die gleichen Prozesse wahrscheinlich auch bei Menschen relevant sind. So ist beispielsweise bekannt, dass die bakterielle Gehirninfektion Meningitis den IL-6-Spiegel erhöht und bei einigen Patienten mit Muskelproblemen verbunden sein kann. Bei COVID-19-Patienten wurden bei Autopsien entzündliche SARS-CoV-2-Proteine ​​im Gehirn gefunden, und viele Langzeit-COVID-Patienten berichten von extremer Müdigkeit und Muskelschwäche, selbst lange nachdem die Erstinfektion abgeklungen ist. Patienten mit Alzheimer-Krankheit weisen ebenfalls erhöhte IL-6-Spiegel im Blut sowie Muskelschwäche auf.