Drei Methoden zur Verjüngung alternder Gehirne könnten über dasselbe Protein wirken.

Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass ein einzelnes Molekül eine zentrale Rolle bei der Verjüngung alternder Gehirne spielen könnte, wenn auch auf unterschiedliche Weise.

Studien zu drei verschiedenen Techniken zur Bekämpfung des kognitiven Verfalls, der mit dem Altern einhergeht, ergaben, dass sie alle den Spiegel eines Proteins namens Plättchenfaktor 4 (PF4) bei Mäusen erhöhen. Dies wiederum verbesserte die kognitive Leistungsfähigkeit der Tiere und verbesserte die biologischen Anzeichen der Gehirngesundheit, berichten drei Forschungsgruppen am 16. August in Nature Aging, Nature und Nature Communications.

„PF4 könnte ein wirksamer Faktor sein, und diese Art von Arbeit wird dazu beitragen, es zu einem therapeutischen Mittel gegen altersbedingten kognitiven Rückgang zu machen“, sagt der Bioingenieur Michael Conboy von der University of California in Berkeley, der nicht an der Arbeit beteiligt war.

Eine der Forschungsgruppen unter der Leitung der Neurowissenschaftlerin Dena Dubal von der University of California in San Francisco untersuchte Klotho, ein Hormon, das mit Langlebigkeit verbunden ist. Frühere Studien der Gruppe zeigten, dass die Injektion des Hormons bei Mäusen die Wahrnehmung steigerte. Da Klotho-Moleküle jedoch zu groß sind, um die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden, kamen die Forscher zu dem Schluss, dass das Hormon indirekt über einen Botenstoff auf das Gehirn einwirken muss.

Um nach diesem Vermittler zu suchen, injizierte Dubals Team Mäusen Klotho und maß Veränderungen im Proteinspiegel im Blut der Tiere. Die Werte der Thrombozytenfaktoren stiegen an und PF4 veränderte sich am stärksten, stellten die Forscher fest.

Blutplättchen sind eine Art von Immunzellen, die für ihre Rolle bei der Wundheilung und Blutgerinnung bekannt sind und Proteine, sogenannte Blutplättchenfaktoren, ins Blut abgeben. „Meine erste Reaktion war: Was haben Blutplättchen mit der kognitiven Verbesserung zu tun? Das ist verrückt“, sagt Dubal.

Ein anderes UCSF-Team unter der Leitung des Neurowissenschaftlers Saul Villeda hatte zuvor gezeigt, dass Blutplasma von jungen Mäusen das Gehirn älterer Mäuse verjüngt. Als sie untersuchten, wie sich junges Plasma vom alten unterschied, stellte Villedas Team fest, dass es viel mehr PF4 enthielt.

Bei einem Kaffee unterhielten sich die beiden Wissenschaftler und erzählten, woran sie arbeiteten. „Wir hatten beides durch unsere unabhängigen Studien auf PF4 konvergiert“, sagt Dubal.

Kurz darauf kontaktierte Tara Walker, eine Neurowissenschaftlerin an der University of Queensland, Australien, Villeda. Walkers Team hatte herausgefunden, dass Bewegung PF4 steigert und dass die direkte Abgabe von PF4 an die Gehirne von Mäusen das Wachstum neuer Nervenzellen, die sogenannte Neurogenese, im Hippocampus anregt, einer Gehirnregion, die für das Gedächtnis von entscheidender Bedeutung ist. „Wir sagten: ‚Okay, wir müssen anfangen, Besprechungen abzuhalten‘“, sagt Villeda.

Die neuen Studien zeigen alle, dass PF4 allein die Kognition bei Mäusen verbessert. Walkers Team fand heraus, dass die Injektion von PF4 in den Körper von Mäusen auch die Neurogenese steigert und dass dies für die beobachteten kognitiven Vorteile erforderlich ist. Dubals Team fand heraus, dass PF4 auch die neuronalen Verbindungen im Hippocampus verbessert.

Villeda und Kollegen interessierten sich für das Immunsystem. „Immer mehr Untersuchungen deuten auf einen Zusammenhang zwischen dem Immunsystem, kognitivem Verfall und Krankheiten wie Alzheimer hin“, sagt Villeda. Das Team fand heraus, dass die Injektion von PF4 in alte Mäuse das Immunsystem ihres Körpers in einen jugendlicheren Zustand zurückversetzte, die Menge an entzündlichen Proteinen senkte und Entzündungen in ihren Gehirnen reduzierte.

PF4 ist ein vielversprechender neuer Spieler, aber er ist Teil eines komplexen Puzzles. „Diese Entdeckungen erweitern unser Verständnis erheblich, indem sie einen Faktor entschlüsseln“, sagt die Neurowissenschaftlerin Lida Katsimpardi vom Pasteur-Institut in Paris, die nicht an der Arbeit beteiligt war. „Wir wollen immer das ganze Puzzle kennen, aber das Verständnis jedes einzelnen Faktors füllt ein Teil aus.“

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Katsimpardi untersucht GDF11, ein Protein mit ähnlichen stärkenden Wirkungen, das sie und ihre Kollegen mit einer Kalorieneinschränkung in Verbindung gebracht haben. Wie groß die Rolle dieser Proteine ist, ist noch unklar. „Das ist die Frage, die wir uns alle jeden Tag stellen“, sagt Katsimpardi. „Ist das das Molekül? Oder brauchen Sie mehr?“

Die größte Einschränkung der neuen Studien besteht darin, dass nur wenige Ergebnisse bei Mäusen zu sicheren und wirksamen Therapien bei Menschen führen. Aber beim Menschen, wie auch bei Mäusen, nimmt PF4 mit zunehmendem Alter ab, und menschliches PF4 verbessert auch bei Mäusen die Kognition, fanden die Forscher heraus.

Dubal und Kollegen veröffentlichten im Juli auch eine Studie in Nature Aging, die zeigt, dass Klotho die Kognition bei alternden Affen verbessert, deren Gehirne unserem viel ähnlicher sind. Ob diese Verbesserung jedoch mit PF4 zusammenhängt, ist nicht bekannt. „Es könnte Klotho sein, das zum Menschen gelangt, oder es könnte PF4 oder beides sein“, sagt Dubal. „Aber es ist wichtig, mehrere Torschüsse zu haben.“

Methoden zur Bekämpfung der Gehirnalterung, von denen Wissenschaftler bereits wissen, dass sie funktionieren, wie z. B. Bewegung und Kalorieneinschränkung, sind für die Bedürftigsten oft keine Option. „Wir wissen, dass Bewegung großartig ist, aber man kann es nicht machen, weil man gebrechlich ist. Das Gleiche gilt für die Kalorienrestriktion“, sagt Villeda. Ziel dieser Forschung ist es, herauszufinden, wie diese Aktivitäten das Gehirn verjüngen, und Moleküle zu identifizieren, die ihre Wirkung nachahmen.

Die Forscher planen, in den nächsten Jahren mit der Erprobung von Behandlungen auf PF4-Basis am Menschen zu beginnen, sagt Villeda, aber es werde wichtig sein, auf Nebenwirkungen zu achten. Zukünftige Studien müssen auch genau bestimmen, wie PF4 im Körper und im Gehirn wirkt und ob es letztendlich Teil eines therapeutischen Cocktails sein sollte, sagt Conboy.

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