Die Infusion von Youthful Brain Juice stellt die Erinnerungen älterer Mäuse wieder her

Das Infundieren der Gehirne alter Mäuse mit Liquor (CSF) von jungen Mäusen kann die Gedächtnisfunktion verbessern, schlägt ein neues vor lernen. Die von einem Team der Stanford University School of Medicine durchgeführte Forschung legt nahe, dass die kognitiven Vorteile des CSF-Transfers auf eine Zunahme der Population von Oligodendrozyten-Vorläuferzellen (OPCs) im Hippocampus älterer Mäuse zurückzuführen sein könnten.

Ältere Mäuse entsaften

Das Konzept, Flüssigkeiten von einer jungen Person zu übertragen, um eine ältere zu verjüngen, mag leicht vampirisch klingen, aber es ist ein Ansatz, der in wiederholten Studien bestätigt wurde. Murine heterochrone Parabiose, was eine schicke Art zu sagen ist, „eine junge Maus an eine alte Maus zu nähen, damit ihre Kreislaufsysteme miteinander verbunden werden“, war früher gezeigt um die jugendliche Funktion des gealterten Gehirns wiederherzustellen. In ähnlicher Weise schien auch die Übertragung des Plasmas einer jüngeren Maus in eine ältere Maus die Gedächtnisfunktion zu verbessern.

Liquor ist eine Körperflüssigkeit, die für die Frage der Gehirnalterung besonders relevant ist. Dieser „Gehirnsaft“ verteilt sich auf Hohlräume im Gehirn, wie die Ventrikel und die Subarachnoidalräume. Es ist eine Form von Plasma, wie sie durch unseren Blutkreislauf fließt. CSF ist jedoch ein ultrafiltriertes Plasma, das vom Plexus choroideus abgesondert wird, einer Verbindung von Kapillaren und Zellen, die als Barriere zwischen dem Gehirn und der Blutversorgung fungiert. Im menschlichen Gehirn beträgt das Gesamtvolumen des Liquors 150 ml aufgefüllt 4–5 mal am Tag.

In der neuen Studie Forscher, darunter Erstautor und Postdoktorand DR. Tal Iram, untersuchten, wie junger Liquor das Gehirn und die Wahrnehmung älterer Tiere veränderte. Dazu infundierten sie CSF mit subkutanen Pumpen langsam direkt in den rechten lateralen Ventrikel von alten Mäusen, erzählt Iram Technologienetzwerke. Das Team testete dann die Wirkung des infundierten CSF auf die Leistung der Mäuse in Hippocampus-abhängigen Lern- und Gedächtnistests. Mit jungem Liquor transfundierte Mäuse schnitten signifikant besser ab als solche, denen künstlicher Liquor verabreicht wurde.

Iram und Kollegen gruben sich dann in die genetischen Daten der Mäuse, um mögliche molekulare Veränderungen zu identifizieren, die diese Verbesserung des Gedächtnisses stimulieren könnten. „Als wir uns die Genveränderungen im Hippocampus genauer ansahen (eine Region, die mit dem Gedächtnis und dem altersbedingten kognitiven Rückgang in Verbindung gebracht wird), fanden wir zu unserer Überraschung eine starke Signatur von Genen, die zu Oligodendrozyten gehören“, sagt Iram .

Unerwartete Rolle für Hüllenzellen

Oligodendrozyten sind Zellen, die eine spezialisierte Funktion im Gehirn erfüllen; Sie produzieren Myelin, eine Hülle, die sich um Neuronen wickelt und sowohl eine schützende als auch eine leitfähige Beschichtung bietet, die eine schnelle Signalübertragung durch Nervenzellen ermöglicht. Bisherige Studien von Jung-zu-Alt-Infusion und Parabiose untersucht, wie diese systemischen Veränderungen die Neurogenese beeinflussen, die Bildung neuer Neuronen aus Stammzellpopulationen. Neurale Stammzellen sind im gealterten Gehirn vorhanden, jedoch in sehr begrenzter Anzahl. Einige Wissenschaftler vermuten beim Menschen eine adulte Neurogenese kann gar nicht passieren im reifen Gehirn, obwohl dieses Thema geht weiter diskutiert werden.

Iram erklärte, dass ihre Daten sie stattdessen dazu veranlassten, sich auf die Bildung von Oligodendrozyten aus einer als OPCs bekannten Vorläuferpopulation zu konzentrieren. „Oligodendrozyten sind einzigartig“, erklärt Iram, „weil ihre Vorläufer im gealterten Gehirn immer noch in großer Zahl vorhanden sind, aber sie reagieren sehr langsam auf Hinweise, die ihre Differenzierung fördern. Wir fanden heraus, dass sie sich vermehren und mehr Myelin im Hippocampus produzieren, wenn sie erneut jungem Liquor ausgesetzt werden.“ Das Team stellte fest, dass OPCs sowohl im Hippocampus der gealterten Mäuse als auch im in-vitro zeigten eine erhöhte Proliferation und Differenzierung in reifen Oligodendrozyten.

Das Team vertiefte sich weiter in die zellulären Prozesse, die nach der CSF-Infusion stattfanden, und identifizierte den Serum-Response-Faktor (SRF) als Schlüsselmediator für die resultierende Ausbreitung von OPCs. SRF ist eine Art Protein, das als Transkriptionsfaktor bezeichnet wird. Diese steuern die Geschwindigkeit der Gentranskription. In OPCs scheint SRF dabei zu helfen, die Struktur der Zelle umzugestalten. Um den Kreis zu schließen, zeigte das Team, dass ein im Liquor gefundenes Molekül namens Fibroblasten-Wachstumsfaktor 17 (Fgf17) ein starker Induktor von SRF-vermittelten Veränderungen an OPCs war.

Festhalten eines Mechanismus

Könnte es sein, dass FGf17 alles war, was für eine Steigerung des Altersgedächtnisses erforderlich war? Das Team zeigte, dass Mäuse, denen nur dieses Molekül injiziert wurde, auch OPCs mit höheren Proligationsraten und Verbesserungen des Gedächtnisses aufwiesen, die teilweise die Wirkung von ganzem Liquor nachahmten. Das Blockieren von Fgf17 wiederum beeinträchtigte bei jüngeren Mäusen ihr Gedächtnis.

Das Team gibt zu, dass noch viel mehr Forschung betrieben werden muss, um herauszufinden, wie dieser potenzielle gedächtnisfördernde Weg funktioniert und ob er für den Menschen relevant ist. Fgf17 spielt eine wichtige Rolle im sich entwickelnden Gehirn, ist aber im erwachsenen Nervensystem kaum untersucht. Die geringe Größe der Studie ist eine weitere Überlegung – nur neun Mäuse wurden mit jungem CSF infundiert. Aber die grundlegende Technik, die verwendet wird, um auf die Flüssigkeit zu zielen, die am engsten mit dem Gehirn verbunden ist, könnte beim Menschen verwendet werden, sagt Iram: „Diese Art der Arzneimittelverabreichung beim Menschen kann mit einer intrathekalen Pumpe oder einem Katheter erfolgen und wird in der Klinik verwendet für einige Drogen.“

Angesichts der Tatsache, dass zusätzliche Barrieren das Gehirn jenseits des Plexus choroideus schützen, bedeutet der Eintritt eines Medikaments in den Liquor nicht unbedingt, dass es in das Gehirn gelangt, schließt Iram: „Wir glauben, dass mehr Forschung erforderlich ist, um herauszufinden, was den Proteintransfer vom Liquor reguliert des Gehirns und wie es manipuliert werden kann, um den Drogentransport ins Gehirn zu erhöhen.

Verweise: Iram T, Kern F, Kaur A et al. Junger CSF stellt die Oligodendrogenese und das Gedächtnis bei gealterten Mäusen über Fgf17 wieder her. Natur. 2022. doi: 10.1038 / s41586-022-04722-0

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