Wie gebrauchter Kaffeesatz Parkinson abwehren kann

Mahesh Narayan, Biophysiker und Professor an der University of Texas in El Paso, stellt sich einen Tag vor, an dem ein Lastwagen aus einem Labor zur Behandlung der Parkinson-Krankheit auf einen Parkplatz hinter dem örtlichen Starbucks zurückkehren könnte. Jüngste Studien haben einen Zusammenhang zwischen Kaffeetrinken und einer verbesserten neurologischen Funktion gezeigt, aber die Chemieingenieure in Narayans hypothetischem Szenario sind nicht auf der Suche nach einer Tasse Kaffee – sie wollen den verwendeten Kaffeesatz.

In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Environmental Research veröffentlichten Studie zeigten Doktoranden in Narayans Labor an der UTEP, dass winzige Partikel, sogenannte Kaffeesäure-basierte Kohlenstoffquantenpunkte (CACQD), die aus verbrauchtem Kaffeesatz gewonnen werden können, nützliche Eigenschaften bei der Abwehr neurodegenerativer Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer haben könnten. Diese Erkrankungen betreffen Millionen von Amerikanern, und obwohl in den letzten Jahren vielversprechende Behandlungsmöglichkeiten entstanden sind, gibt es noch immer keine Heilungsmöglichkeiten.

CACQDs können auch aus ungenutzten Kaffeebohnen und mehreren anderen organischen Materialien gewonnen werden, die von Natur aus Kaffeesäure enthalten. Narayans Team versuchte jedoch, die Umweltauswirkungen ihrer möglichen Behandlung zu verringern, indem es sich auf das konzentrierte, was aus Kaffeesatz, der sonst auf einer Mülldeponie landen würde, wiederverwendet werden könnte. „Man nimmt Müll und stellt etwas her, das medizinisch nützlich ist und sich auf Leben auswirken kann“, sagt Narayan.

Unter der Leitung des Doktoranden Jyotish Kumar brachte das UTEP-Labor für diese Studie keinen verbrauchten Kaffeesatz ins Labor. Stattdessen verwendeten die Forscher Kaffeesäure, die sie von einem Chemielieferanten gekauft hatten und deren Konsistenz ihnen reproduzierbare Ergebnisse ermöglichen würde, ein Schlüsselelement jeder peer-reviewten Studie.

Durch stundenlanges „Kochen“ der Säure bei 230 Grad Celsius in einem in Wasser getauchten Edelstahlbehälter richteten die Schüler die Kohlenstoffstruktur der Säure neu aus, um die Quantenpunkte zu erzeugen. Dieser Prozess verstärkt die natürlich vorteilhaften Eigenschaften der Kaffeesäure, sagt Narayan, und führt zu einem Produkt, von dem Untersuchungen gezeigt haben, dass es wahrscheinlich in das Gehirn eindringen kann und, zumindest in diesen frühen Experimenten, an mehreren Fronten zum Schutz vor neurodegenerativen Erkrankungen beitragen kann.

Als die Forscher die Quantenpunkte an Zellen testeten, die üblicherweise in Laborexperimenten verwendet werden, um das Verhalten menschlicher Gehirnzellen nachzuahmen, erlebten sie etwas Bemerkenswertes. Alle Zellen wurden einem Pestizid namens Paraquat ausgesetzt, das mit Parkinson in Verbindung gebracht wird. Das Pestizid verursachte Zelltod in Proben, die nicht mit CACQDS behandelt worden waren, aber in den behandelten Proben verhinderten die Quantenpunkte die schädlichen Auswirkungen des Paraquats. Darüber hinaus fand Kumars Team heraus, dass CACQDS die Entwicklung schädlicher amyloidbildender Proteine ​​verhindern und sogenannte freie Radikale, instabile Moleküle im Körper, die mit neurodegenerativen Erkrankungen sowie Krebs, Herzerkrankungen und Autoimmunerkrankungen in Verbindung gebracht werden, eliminieren oder neutralisieren kann.

Dr. Natalia Pessoa Rocha, Assistenzprofessorin in der Abteilung für Neurologie am UTHealth Houston, die nicht an der Studie beteiligt war, legt nicht nur den Grundstein für eine mögliche Behandlung von Krankheiten wie Parkinson, sondern weist auch darauf hin, dass die Forschung auch Aufschluss darüber geben könnte, warum Kaffeetrinken zu einem geringeren Risiko für Demenz, Schlaganfall und Alzheimer führen könnte. Sowohl Rocha als auch Narayan warnen davor, dass sich diese Forschung noch in einem frühen Stadium befindet, und Rocha betont, dass es nicht für jede neurodegenerative Erkrankung ein einheitliches Heilmittel geben wird.

Die UTEP-Studenten testeten die CACQDs in Reagenzglasexperimenten und Zelllinien, ihre Wirksamkeit bei Tieren, geschweige denn beim Menschen, konnte jedoch noch nicht nachgewiesen werden. Narayan sagt, dass der nächste Schritt darin besteht, die Behandlung an Nematoden (kleine Würmer, die häufig in der wissenschaftlichen Forschung verwendet werden) zu testen, bei denen Parkinson induziert wurde. Wenn die Tierversuche vielversprechende Ergebnisse liefern, könnte die Behandlung in klinische Studien am Menschen übergehen, wobei das ultimative Ziel die Entwicklung eines Arzneimittels zur Vorbeugung dieser Erkrankungen ist. Damit ein solches Medikament wirksam ist, müsste die Krankheit laut Narayan frühzeitig in ihrer Entwicklung erkannt werden – noch bevor ein Patient Symptome zeigt.

Da es keine Heilung für neurodegenerative Erkrankungen gibt – nichts, was nachweislich geschädigte Gehirnzellen ausreichend regenerieren kann – sind vorbeugende Maßnahmen derzeit das wirksamste Mittel der Ärzte. Letztes Jahr hat die FDA Lecanemab zugelassen, das nachweislich das Fortschreiten der Alzheimer-Krankheit verlangsamt. Es ist noch viel zu früh, um zu sagen, ob die potenzielle Behandlung, die bei UTEP ausgearbeitet wurde, jemals zu ähnlichen Ergebnissen führen wird. Aber Dr. Brendan Kelley, Neurologe am UT Southwestern Medical Center in Dallas, sagt, er werde durch Arbeiten wie die von Narayan ermutigt, „Menschen zu sehen, die aus sehr unterschiedlichen Disziplinen auf diesem Gebiet arbeiten.“

Kelley, der an einer umfangreichen klinischen Studie zu Lecanemab beteiligt ist, weist außerdem darauf hin, dass es „Low-Tech“-Mittel gibt, die das Risiko neurodegenerativer Erkrankungen deutlich reduzieren können. Er zitiert eine Studie in der renommierten medizinischen Fachzeitschrift The Lancet, die ergab, dass eine genaue Überwachung und Behandlung von zwölf Risikofaktoren, darunter Bluthochdruck, Hörverlust, Alkoholkonsum und Diabetes, die weltweite Belastung durch Demenz um bis zu 40 Prozent reduzieren könnte. „Es gibt viele gute Gründe, unsere Aufmerksamkeit auf einige davon zu richten und zu sagen: ‚Mensch, das könnte die allgemeine Gesundheit einer Person verbessern und zusätzlich das Risiko einer Demenzentwicklung verringern‘“, sagt Kelley.