Verminderte Expression von Metallothionein‑3 im menschlichen Rückenmark ist ein gemeinsames Merkmal der amyotrophen Lateralsklerose und der Multiplen Sklerose

Warum das Metallgleichgewicht im Gehirn wichtig ist

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) und Multiple Sklerose (MS) sind vor allem dafür bekannt, Schwäche, Lähmungen sowie Störungen von Bewegung und Empfindung zu verursachen. Diese Studie stellt eine weniger vertraute Frage: Könnten winzige Verschiebungen in der Metallchemie des Gehirns ein gemeinsamer Faden sein, der diese beiden sehr unterschiedlichen Erkrankungen verbindet? Durch eine genaue Betrachtung von Kupfer und eines kupfersteuernden Proteins namens Metallothionein‑3 (MT3) im menschlichen Rückenmark entdeckten die Forscher ein gemeinsames chemisches Muster, das dazu beitragen könnte zu erklären, warum Nervenzellen bei beiden Erkrankungen versagen.

Ein verborgener Zusammenhang zwischen zwei verschiedenen Krankheiten

ALS und MS zeigen sich klinisch sehr unterschiedlich. ALS greift vorwiegend die Motoneurone an, die die Muskeln steuern, während MS durch den Verlust der isolierenden Myelinscheide gekennzeichnet ist, die Nervenfasern besonders in der weißen Substanz von Gehirn und Rückenmark umgibt. Frühere Arbeiten zeigten jedoch, dass in beiden Erkrankungen die Kupferspiegel in bestimmten Bereichen des Rückenmarks gestört sind. Kupfer ist für viele Enzyme essentiell, die Zellen vor Schäden schützen und bei der Energiegewinnung helfen. Das lässt die Möglichkeit offen, dass eine gemeinsame Störung im Kupferstoffwechsel stillschweigend zur Nervenschädigung beiträgt, die in beiden Erkrankungen beobachtet wird.

Die Rolle eines gehirnspezifischen Metallverwalters

Metallothioneine sind kleine Proteine, die Metalle wie Kupfer und Zink binden, sie innerhalb der Zelle speichern und sicher transportieren. Zwei Formen, MT1 und MT2, kommen im gesamten Körper vor, aber MT3 ist überwiegend auf Gehirn und Rückenmark beschränkt, wo es hilft, Metallspiegel im Gleichgewicht zu halten. Frühe Hinweise aus Genstudien und Färbeexperimenten deuteten darauf hin, dass MT3 bei ALS reduziert sein könnte und möglicherweise auch bei MS, doch die Proteinmengen waren im menschlichen Rückenmarkgewebe nicht exakt gemessen worden. Diese Studie hatte sich zum Ziel gesetzt, das nachzuholen und zu untersuchen, wie Änderungen von MT3 mit den tatsächlichen Kupferspiegeln und dem proteingebundenen Kupfer zusammenhängen.

Messung von Metallen und ihren Trägern im menschlichen Rückenmark

Das Team analysierte postmortale Lumbalrückenmarkproben von Menschen mit ALS, von Menschen mit progressiver MS und von Individuen ohne neurologische Erkrankung. Sie verwendeten empfindliche Massenspektrometriemethoden, um MT3 und andere Metallothioneine zu quantifizieren, um zu messen, wie viel Kupfer und andere Metalle vorhanden waren, und um Proteine nach Größe zu trennen, während sie verfolgten, welche Proteine Kupfer trugen. Außerdem färbten sie dünne Rückenmarksschnitte, um zu visualisieren, wo MT3 lokalisiert war. Diese komplementären Ansätze erlaubten es ihnen, Gesamtmetallspiegel, spezifische metallbindende Proteine und das mikroskopische Gefüge des Gewebes miteinander in Beziehung zu setzen.

Ein gemeinsamer Rückgang von MT3 und Kupfer

Die Ergebnisse zeigten ein klares Muster. Die MT3‑Proteinspiegel im Rückenmark waren sowohl bei ALS als auch bei MS im Vergleich zu Kontrollen signifikant niedriger, während die weiter verbreiteten MT1‑ und MT2‑Formen unverändert blieben. Die Färbungen zeigten, dass der Verlust von MT3 am deutlichsten in der grauen Substanz war, dem Bereich, der reich an Nervenzellkörpern ist. Gleichzeitig waren die löslichen Kupferspiegel im Rückenmark in beiden Erkrankungen reduziert, wohingegen Zink, Eisen und mehrere andere Metalle weitgehend unverändert blieben. Als die Forscher untersuchten, welche Proteine tatsächlich Kupfer trugen, beobachteten sie eine deutliche Verringerung des kupfergebundenen Signals an der Position, die MT3 entspricht, besonders bei MS. Zwischen Individuen stiegen und fielen MT3‑Spiegel, Gesamtkupfer und MT3‑gebundenes Kupfer gemeinsam, was auf eine enge Verbindung zwischen diesem Protein und der Kupferverfügbarkeit im kranken Rückenmark hinweist.

Was das für zukünftige Behandlungen bedeuten könnte

Diese Befunde legen nahe, dass bei sowohl ALS als auch MS das eigene Kupferhaushaltsystem des Gehirns auf bemerkenswert ähnliche Weise gestört ist: Ein Verlust des MT3‑Proteins in der grauen Substanz geht einher mit reduziertem Kupfer, das für Schlüsselenzyme verfügbar ist. Die Studie erklärt noch nicht, warum MT3 abnimmt oder genau, wie dies zur Nervenschädigung beiträgt, stärkt jedoch die Vorstellung, dass gestörte Kupferchemie kein Begleiteffekt, sondern ein Kernmerkmal beider Erkrankungen ist. Indem MT3 und seine kupferhaltige Fracht als gemeinsame Akteure bei ALS und MS identifiziert werden, weist die Arbeit auf metallgerichtete Strategien hin — mit dem Ziel, ein gesundes Kupfergleichgewicht im Rückenmark wiederherzustellen — als einen vielversprechenden Ansatz für künftige Therapien.

Zitation: Gunn, A.P., Hilton, J.B.W., Mukherjee, S. et al. Decreased metallothionein-3 expression in the human spinal cord is a common feature of amyotrophic lateral sclerosis and multiple sclerosis. Sci Rep 16, 9598 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-31283-9

Schlüsselwörter: Kupferungleichgewicht, Metallothionein‑3, Rückenmark, amyotrophe Lateralsklerose, Multiple Sklerose