Wissenschaftler entdecken, dass der Verlust einer Substanz namens „Myelin“ zu kognitivem Abbau und Krankheiten wie Multiple Sklerose und Alzheimer führen kann.
Eine neue Studie unter der Leitung der University of Portsmouth hat herausgefunden, dass einer der Hauptfaktoren für den altersbedingten Gehirnverschleiß der Verlust einer Substanz namens Myelin ist.
Myelin wirkt wie die schützende und isolierende Kunststoffhülle um die elektrischen Leitungen des Gehirns – genannt Axone. Myelin ist essentiell für die superschnelle Kommunikation zwischen den Nervenzellen, die hinter der Supercomputerleistung des menschlichen Gehirns stehen.
Der Verlust von Myelin führt zum kognitiven Verfall und steht im Mittelpunkt mehrerer neurodegenerativer Erkrankungen, wie z. B. Multiple Sklerose und Morbus Alzheimer. Diese neue Studie fand heraus, dass die Zellen, die die Myelinreparatur vorantreiben, mit zunehmendem Alter weniger effizient werden und identifizierte ein Schlüsselgen, das am stärksten vom Alterungsprozess betroffen ist und die Fähigkeit der Zellen, verlorenes Myelin zu ersetzen, reduziert.
Jeder ist mit der grauen Substanz des Gehirns vertraut, aber nur wenige wissen über die weiße Substanz Bescheid, die aus den isolierten elektrischen Drähten besteht, die alle verschiedenen Teile unseres Gehirns miteinander verbinden.
Arthur Butt, Professor für zelluläre Neurophysiologie
Die Studie, die diese Woche in der Zeitschrift Aging Cell veröffentlicht wurde, ist Teil einer internationalen Zusammenarbeit unter der Leitung von Professor Arthur Butt an der University of Portsmouth mit Dr. Kasum Azim an der Universität Düsseldorf in Deutschland, zusammen mit italienischen Forschungsgruppen von Professor Maria Pia Abbracchio in Mailand und Dr. Andrea Rivera in Padua.
Professor Butt sagte: „Jeder ist mit der grauen Substanz des Gehirns vertraut, aber nur sehr wenige wissen über die weiße Substanz, die aus den isolierten elektrischen Drähten besteht, die alle verschiedenen Teile unseres Gehirns miteinander verbinden.
„Ein Hauptmerkmal des alternden Gehirns ist der fortschreitende Verlust der weißen Substanz und des Myelins, aber die Gründe für diese Prozesse sind weitgehend unbekannt. Die Gehirnzellen, die Myelin produzieren – Oligodendrozyten
genannt – müssen während des gesamten Lebens durch Stammzellen, die Oligodendrozyten-Vorläufer, ersetzt werden. Gelingt dies nicht, kommt es zum Verlust von Myelin und weißer Substanz, was verheerende Auswirkungen auf die Gehirnfunktion und den kognitiven Verfall zur Folge hat. Ein spannendes neues Ergebnis unserer Studie ist, dass wir einen der Gründe aufgedeckt haben, warum dieser Prozess im alternden Gehirn verlangsamt wird.“
Durch die Verbesserung unseres Verständnisses der alternden Hirnstammzellen erhalten wir ein neues Ziel, um das Fortschreiten der MS zu verlangsamen, und das könnte wichtige Auswirkungen auf die zukünftige Behandlung haben.
Dr. Emma Gray, stellvertretende Leiterin der Forschungsabteilung der MS-Gesellschaft
Dr. Rivera, Hauptautor der Studie während seiner Zeit an der Universität von Portsmouth und jetzt Fellow an der Universität von Padua, erklärte: „Indem wir das Genom eines jungen Mäusegehirns mit dem einer senilen Maus verglichen, konnten wir feststellen, welche Prozesse durch das Altern beeinträchtigt werden. Diese sehr ausgefeilten Analysen ermöglichten es uns, die Gründe zu enträtseln, warum der Nachschub an Oligodendrozyten und das von ihnen produzierte Myelin im alternden Gehirn reduziert ist.
„Wir identifizierten GPR17, das Gen, das mit diesen spezifischen Vorläufern assoziiert ist, als das am stärksten betroffene Gen im alternden Gehirn, und dass der Verlust von GPR17 mit einer verminderten Fähigkeit dieser Vorläufer verbunden ist, aktiv zu arbeiten, um das verlorene Myelin zu ersetzen.“
Die Arbeit ist noch in vollem Gange und hat den Weg für neue Studien darüber geebnet, wie man die „Verjüngung“ der Oligodendrozyten-Vorläuferzellen induzieren kann, um die verlorene weiße Substanz effizient wieder aufzufüllen.
Dr. Azim von der Universität Düsseldorf sagte: „Dieser Ansatz ist vielversprechend für die Bekämpfung des Myelinverlustes im alternden Gehirn und bei Demyelinisierungskrankheiten, einschließlich Multipler Sklerose, Alzheimer und neuropsychiatrischen Störungen. In der Tat haben wir nur die Spitze des Eisbergs berührt, und zukünftige Untersuchungen unserer Forschungsgruppen zielen darauf ab, unsere Erkenntnisse in den humanen translationalen Bereich zu bringen.“
Dr. Rivera führte die Schlüsselexperimente, die in dieser Studie veröffentlicht wurden, während seiner Zeit an der University of Portsmouth durch. Er erhielt das angesehene MSCA Seal of Excellence @UniPD Fellowship, um diese Ergebnisse zu übersetzen und in Zusammenarbeit mit den Professoren Raffele De Caro, Andrea Porzionato und Veronica Macchi am Institut für menschliche Anatomie der Universität Padua weiter im menschlichen Gehirn zu untersuchen.
Die Studie wurde durch Zuschüsse der BBSRC und MRC an Professor Butt sowie der britischen und italienischen MS-Gesellschaften (an die Professoren Butt bzw. Abbracchio) und durch das Swiss National Funds Fellowship und den Deutschen Forschungsrat (Dr. Azim) finanziert. Dr. Andrea Rivera wurde durch ein Anatomical Society PhD Studentship (mit Professor Butt) und das MSCA Seal of Excellence @UniPD (Dr. Rivera)
unterstützt.
Dr. Emma Gray, stellvertretende Forschungsleiterin bei der MS-Gesellschaft, sagte: „MS kann unerbittlich und schmerzhaft sein, und es gibt leider immer noch keine Behandlungen, die das Fortschreiten der Behinderung aufhalten. Wir können uns eine Zukunft vorstellen, in der sich niemand Sorgen machen muss, dass sich die MS verschlimmert, aber dafür müssen wir Wege finden, um geschädigtes Myelin zu reparieren. Diese Forschung wirft ein Licht auf die Frage, warum die Zellen, die für die Reparatur des Myelins zuständig sind, mit zunehmendem Alter weniger effizient werden, und wir sind sehr stolz darauf, dass wir zur Finanzierung dieser Forschung beigetragen haben. Indem sie unser Verständnis der alternden Hirnstammzellen verbessert, gibt sie uns ein neues Ziel, um das Fortschreiten der MS zu verlangsamen, und könnte wichtige Auswirkungen auf die zukünftige Behandlung haben.“
