Verjüngungskur fürs Gehirn

Verjüngungskur fürs GehirnJunges Blut für alte Hirne? Wissenschaftler beschreiben in ihrer Studie die Effekte einer Bluttransfusion von jungen Mäusen: Vom Gen bis zum Verhalten. Im Rahmen natürlicher Prozesse nehmen Gehirnfunktionen im Alter ab. Das lässt sich auch an anatomischen Veränderungen wie einer geringeren Anzahl von Nervenzellen und Synapsen festmachen. Forschungsergebnisse der letzten Jahre legen nahe, dass das Blut junger Versuchstiere zu einer erhöhten Stammzellaktivität in verschiedenen Organen wie Leber, Muskel und auch dem Gehirn führt. Doch hat die Blutspende noch mehr Effekte? Forscher der Universität Standford und San Francisco zeigten in der Fachzeitschrift Nature medicine, dass die Bluttransfusion bei alten Mäusen auch zu funktionellen Änderungen des Gehirns führt. Untersuchung vom Gen bis zum Verhalten Dabei wurden Veränderungen auf verschiedenen Ebenen untersucht. Zunächst zeigen die Autoren der Studie, dass das Genexpressionsprofil durch den Blutaustausch verändert ist. Vor allem Gene, die an neuronaler Plastizität beteiligt sind, waren hochreguliert. Einige Proteine, die von plastizitätsassozierten Genen kodiert werden, wurden in signifikant höherem Ausmaß in immunhistochemischen Untersuchungen des Hippocampus nachgewiesen. Das zeigt zunächst, dass sich Effekte auf Gen- und Proteinebene nachweisen lassen. Doch wie sieht es mit Struktur und Funktion aus? Dazu untersuchten die Wissenschaftler die Anzahl von sog. dendritic spines. Dabei handelt es sich um kleine Protrusionen an den Nervenfortsätzen, die Kontaktstellen für Synapsen ausbilden. Auch hier ließ sich zeigen, dass Kontakt mit jungem Blut zu einer überproportional häufigen Ausbildung solcher Protrusionen führt. Elektrophysiologische Messungen an Hirnschnitten zeigten ein erhöhtes Maß an long term potentiation (LTP), ein physiologisches Korrelat für Lernprozesse. Für Verhaltensexperimente erhielten ältere Mäuse (18 Monate alt) über einen Zeitraum von drei Wochen insgesamt acht Blutplasmatransfusionen - entweder von jungen Tieren (3 Monate alt) oder gleichaltrigen Tieren (18 Monate alt). Im sog. Morris-Wasserlabyrinth Test, in dem sich Mäuse in einem Gewässer bewegen und eine trockene Plattform suchen, zeigte sich nach einer initialen Lernphase ein besseres Ergebnis beim Wiederfinden der Plattform bei solchen Tieren, die die Transfusion von jungen Tieren erhielten. In einem Konditionierungsexperiment zeigten sich ähnliche Ergebnisse. Zur Kontrolle wurde bei einer Gruppe von Mäusen das Plasma vorher mit Hitze denaturiert oder einfach nur eine Salzlösung injiziert. Dabei lagen die Testergebnisse wieder auf dem „normalen“ Niveau alter Mäuse. Das CREB Protein Bei der Genexpressionsanalyse und den Proteinuntersuchungen stießen die Wissenschaftler auf das sogenannte CREB-Protein. Dieses Protein ist das Ziel verschiedener Signalkaskaden und wurde erstmals von Eric Kandel, Nobelpreisträger für die Erforschung molekularer Gedächtnismechanismen, bei Untersuchungen der kalifornischen Meeresschnecke Aplysia beschrieben. Es vermittelt als Transkriptionsfaktor sozusagen die Schnittstelle eines zytoplasmatischen Signalwegs zu Veränderungen der Genexpression und somit zu langfristigen Veränderungen in der Zelle. CREB ist bei Tieren konserviert und kommt ebenso bei Menschen vor. Seit Entdeckung wurde die Wichtigkeit dieses Proteins für die intakte Gedächtnisfunktion mehrfach nachgewiesen. Die Forscher der aktuellen Studie testeten ihre Hypothese, dass die Effekte der Bluttransfusion maßgeblich über die CREB Kaskade vermittelt wird indem sie einen Virus in das Gehirn der Mäuse einschleusten, der zur Expression einer „kaputten“ (dominant-negativen) Form des CREB-Proteins in den Zellen führt. Und tatsächlich ließ sich im Vergleich zu einer Gruppe mit einem „Kontrollvirus“, der ein fluoreszierendes Protein einschleust, ein deutlich abgeschwächter Effekt der Plasmatransfusion von Jungtieren nachweisen.

Originalpublikation:

Young blood reverses age-related impairments in cognitive function and synaptic plasticity in mice. Nat Med. 2014 Jun;20(6):659-63. doi: 10.1038/nm.3569. Epub 2014 May 4. Bildquelle: Rosino, flickr / CC-by