Altersbedingter kognitiver Abbau kann bei Mäusen rückgängig gemacht werden - was die neue Studie für den Menschen bedeutet

Die alternde Weltbevölkerung ist die größte Herausforderung für die Gesundheitssysteme des 21. Jahrhunderts. Auch COVID-19 ist in gewissem Sinne eine Krankheit des Alterns. Das Risiko, an dem Virus zu sterben, verdoppelt sich etwa alle neun Lebensjahre, ein Muster, das mit einer Reihe anderer Krankheiten fast identisch ist. Aber warum sind alte Menschen für so viele verschiedene Dinge anfällig?

Es hat sich herausgestellt, dass ein Hauptmerkmal des Alterungsprozesses bei vielen Säugetieren Entzündungen sind. Damit meine ich nicht die intensive lokale Reaktion, die wir normalerweise mit einer infizierten Wunde in Verbindung bringen, sondern ein leises, knirschendes, entzündliches Hintergrundgeräusch, das lauter wird, je länger wir leben. Diese "Entzündung" trägt nachweislich zur Entwicklung von Atherosklerose (Fettablagerungen in den Arterien), Diabetes, Bluthochdruck, Gebrechlichkeit, Krebs und kognitivem Abbau bei.

Eine neue Studie , die in Nature veröffentlicht wurde, zeigt nun, dass Mikroglia - eine Art weißer Blutkörperchen, die im Gehirn vorkommen - extrem empfindlich auf Veränderungen des Spiegels eines wichtigen Entzündungsmoleküls namens Prostaglandin E2(PGE2) reagieren. Das Team fand heraus, dass die Exposition gegenüber diesem Molekül die Fähigkeit der Mikroglia und verwandter Zellen, Energie zu erzeugen und normale zelluläre Prozesse auszuführen, stark beeinträchtigt.

Glücklicherweise fanden die Forscher heraus, dass diese Auswirkungen nur aufgrund der Interaktion von PGE2 mit einem bestimmten Rezeptor auf den Mikroglia auftreten. Indem sie diesen Rezeptor unterbrachen, konnten sie die zelluläre Energieproduktion normalisieren und die Entzündung im Gehirn verringern. Das Ergebnis war eine Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten bei gealterten Mäusen. Dies lässt hoffen, dass die mit dem Älterwerden verbundene kognitive Beeinträchtigung ein vorübergehender Zustand ist, den wir möglicherweise beheben können, und nicht die unvermeidliche Folge der Alterung des Gehirns.

Umkehrung des kognitiven Verfalls

Der PGE2-Spiegel steigt bei Säugetieren mit zunehmendem Alter aus verschiedenen Gründen an - einer davon ist wahrscheinlich die zunehmende Anzahl von Zellen in verschiedenen Geweben, die in einen Zustand der so genannten zellulären Seneszenz eintreten. Dies bedeutet, dass sie nicht mehr richtig funktionieren und durch die Freisetzung von PGE2 und anderen Entzündungsmolekülen Schäden am Gewebe verursachen können.

Makrophagenzelle.Kateryna Kon/Shutterstock

Die Forscher fanden aber auch heraus, dass Makrophagen - eine andere Art von weißen Blutkörperchen, die mit den Mikroglia verwandt sind - von Menschen über 65 Jahren deutlich mehr PGE2 produzierten als die von jungen Menschen. Interessanterweise unterdrückte die Exposition dieser weißen Blutkörperchen gegenüber PGE2 die Funktionsfähigkeit ihrer Mitochondrien - das, was einer Zelle einer Batterie am nächsten kommt. Dies bedeutete, dass das gesamte Muster der Energieerzeugung und des zellulären Verhaltens gestört wurde.

Obwohl PGE2 seine Wirkung auf Zellen über eine Reihe von Rezeptoren ausübt, konnte das Team die Wirkung auf die Interaktion mit nur einem Typ (dem "EP2-Rezeptor" auf den Makrophagen) eingrenzen. Sie zeigten dies, indem sie im Labor gezüchtete weiße Blutkörperchen mit Medikamenten behandelten, die diesen Rezeptor entweder an- oder ausschalteten. Wenn der Rezeptor eingeschaltet war, verhielten sich die Zellen so, als ob sie PGE2 ausgesetzt gewesen wären. Wurden sie jedoch mit den Medikamenten behandelt, die den Rezeptor ausschalteten, erholten sie sich. Das ist alles schön und gut, aber es wurde in einer Petrischale durchgeführt. Was würde in einem intakten Körper passieren?

Die Forscher führten daraufhin eines der saubersten Experimente durch, die man in der Biologie durchführen kann, und einen der besten Gründe, mit Mäusen zu arbeiten. Sie nahmen genetisch veränderte Tiere, bei denen der EP2-Rezeptor entfernt worden war, und ließen sie alt werden. Dann testeten sie ihr Lern- und Erinnerungsvermögen, indem sie ihre Fähigkeit untersuchten, sich in Labyrinthen zurechtzufinden (ein Klischee unter Forschern) und ihr Verhalten in einem "Objektortungstest". Dieser Test ist vergleichbar mit jemandem, der heimlich in Ihr Haus eindringt, Ihre Ornamente auf dem Kaminsims vertauscht und sich dann wieder hinausschleicht. Je besser das Gedächtnis ist, desto länger wird die Versuchsperson die neue Anordnung misstrauisch beäugen und sich fragen, warum sie sich verändert hat.

Es stellte sich heraus, dass die alten genetisch veränderten Mäuse genauso gut lernten und sich erinnerten wie ihre jungen Artgenossen. Diese Effekte konnten bei normalen alten Mäusen dupliziert werden, indem man ihnen einen Monat lang eines der Medikamente gab, die den EP2-Rezeptor ausschalten können. Es scheint also möglich, dass die Hemmung der Interaktion von PGE2 mit diesem speziellen Rezeptor einen neuen Ansatz für die Behandlung kognitiver Störungen im höheren Lebensalter darstellen könnte.

Es liegt noch ein langer Weg vor uns, bis wir in der Lage sind, diese Verbindungen beim Menschen einzusetzen - auch wenn die Prostaglandinsysteme sehr ähnlich sind. Aber diese Studie hat eine faszinierende Reihe von Beobachtungen über den Zusammenhang zwischen Ernährung und Kognition ans Licht gebracht.

Seit einigen Jahren ist bekannt, dass der Verzehr von Blaubeeren und anderen Obst- und Gemüsesorten wie Erdbeeren und Spinat die kognitiven Fähigkeiten von Nagetieren und älteren Menschen verbessert. Diese Lebensmittel sind reich an Molekülen wie Resveratrol, Fisetin und Quercetin, die nachweislich seneszente Zellen entweder abtöten oder retten.

Es gibt auch Hinweise darauf, dass sie PGE2 auf zellulärer Ebene blockieren, was einen weiteren Weg darstellt, über den diese Verbindungen ihre positive Wirkung entfalten können. Bis es etwas Besseres gibt, ist dies ein weiterer Beweis dafür, dass eine Schale Obst nicht schaden kann. Allerdings sollte man mit der Sahne sparsam umgehen.

Richard Faragher, Professor für Biogerontologie, Universität von Brighton

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative-Commons-Lizenz neu veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.