Wenn Sie einen Anti-Aging-Forscher fragen, was die größte Kritik an seinem Fachgebiet sei, lautet die Standardantwort: "Der Großteil der Forschung wird an Mäusen durchgeführt, und Mäuse sind keine Menschen". Rapamycin verlängerte in verschiedenen Experimenten die Lebensdauer von Mäusen um wenige bis zu mehreren zehn Prozent. Dasatinib + Quercetin reinigte Zombie-Stammzellen in Mäusen und stellte ihre Beweglichkeit wieder her. Aber jeder solche Erfolg wird stets im letzten Absatz hinterfragt: "Wird das auch bei Menschen funktionieren?"
Eine neue, im PNAS (der Zeitschrift der Nationalen Akademie der Wissenschaften der USA) veröffentlichte Studie gibt dieser Frage eine neue Perspektive, diesmal nicht auf Zellebene, sondern auf der Ebene des gesamten Gehirnnetzwerks. Die Forscher unter der Leitung von Prof. Gagan Wig von der University of Texas in Dallas maßen, wie sich die Organisation funktioneller Netzwerke im Gehirn mit dem Alter zersetzt, und verglichen das Muster zwischen Mäusen und Menschen. Was sie fanden: Das Muster des Rückgangs ist zwischen beiden Spezies gemeinsam und konserviert.
Die Technologie: Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) bei wachen Mäusen
Das Gehirn ist keine Ansammlung isolierter Regionen. Es ist in Module organisiert, Gruppen von Regionen, die zusammenarbeiten und auf Aufgaben spezialisiert sind, z. B. das visuelle Netzwerk, das motorische Netzwerk oder das Netzwerk, das aktiv ist, wenn wir uns im Ruhezustand befinden. Ein zentraler Messwert für die Gesundheit dieser Organisation heißt Systemsegregation: Wie sehr "spricht" jedes Modul hauptsächlich mit sich selbst und vermischt sich weniger mit anderen Modulen. Eine hohe Segregation ist ein Zeichen für ein organisiertes und junges Gehirn; wenn die Grenzen verschwimmen und sich die Module vermischen, ist das ein Zeichen für Alterung.
Um dies zu messen, muss man das Gehirn in Aktion sehen, und genau das tut die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) im Ruhezustand: Sie verfolgt Schwankungen des zerebralen Blutflusses und zeigt, welche Regionen miteinander synchronisiert sind. Die technische Neuerung hier ist, dass die Mäuse im wachen Zustand und nicht unter Narkose gescannt wurden, was einen faireren Vergleich mit wachen Menschen ermöglicht. Es ist wichtig klarzustellen: In dieser Studie wurden keine Zellen isoliert oder sequenziert und keine Genexpression gemessen. Die gesamte Analyse erfolgt auf der Ebene der funktionellen Netzwerke.
Das Design: 82 Mäuse über die Lebensspanne im Vergleich zu menschlichen Daten
Das Team scannte mittels fMRI 82 Mäuse zu mehreren Zeitpunkten über ihre Lebensspanne, von etwa 3 Monaten bis etwa 20 Monaten, ein Bereich, der grob dem Alter von 18 bis 70 Jahren beim Menschen entspricht. Das resultierende Netzwerkmuster der Mäuse verglichen sie mit bekannten menschlichen fMRI-Daten. Der Vergleich ermöglichte es, eine direkte Frage zu prüfen: Findet derselbe Zerfallsprozess der Netzwerkorganisation, der bei uns mit dem Alter bekannt ist, auch im Gehirn der Maus statt?
Der Hauptbefund: Konservierter Rückgang der Systemsegregation
Die Antwort war ja. Die Systemsegregation existiert im Gehirn der Maus und nimmt mit dem Alter ab, genau wie beim Menschen. Mit anderen Worten: Auch bei der älteren Maus verlieren die Gehirnmodule ihre Differenzierung und beginnen sich zu vermischen, dasselbe Muster, das ein alterndes menschliches Gehirn kennzeichnet. Wie es Ezra Winter-Nelson, der Doktorand, der die Forschung in Wigs Labor leitete, formulierte: "Die Art und Weise, wie die Gehirnmodule als Ganzes miteinander kommunizieren, ist ein Maß für die Gehirngesundheit, das sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen ähnlich zu sein scheint".
Dies ist genau die Art von Beweis, die die Alterungsforschung gesucht hat: nicht ein einzelner molekularer Pfad, sondern ein hirnweites organisatorisches Prinzip, das zwischen den Spezies konserviert ist. Wenn die grundlegende Struktur der Zerfallsweise identisch ist, wird das Gehirn der Maus zu einem legitimen Modell für die Untersuchung der menschlichen Gehirnalterung.
Was ist anders? Menschen altern schneller im Verhältnis zur Lebensspanne
Die Ähnlichkeit löscht die Unterschiede nicht aus, und gerade der interessante Unterschied ist überraschend. Wenn man die Abnahmerate im Verhältnis zur Lebensspanne jeder Spezies gewichtet, zeigen Menschen einen schnelleren Rückgang der Systemsegregation als Mäuse. Wie Prof. Wig sagte: "Wenn man im Verhältnis zu ihrer Lebensspanne gewichtet, zeigen Menschen einen schnelleren altersbedingten Rückgang dieser Organisation". Die daraus resultierende Hypothese: Möglicherweise sind Menschen anfälliger für Gehirn- und kognitiven Abbau im Vergleich zu Mäusen, und nicht weniger.
Warum ist das für die Anti-Aging-Forschung wichtig?
Die Implikationen der Ergebnisse betreffen den Kern der Kritik an diesem Bereich:
Stärkung der Translation vom Labor in die Klinik
Einer der wiederkehrenden Vorbehalte in jedem Mausexperiment ist, dass ihr Gehirn möglicherweise einfach anders altert. Dieser Befund verringert diesen Vorbehalt auf einer wichtigen Ebene: Wenn das Organisationsprinzip der Gehirnnetzwerke und die Art und Weise, wie es sich zersetzt, zwischen den Spezies konserviert sind, ist es wahrscheinlicher, dass Erkenntnisse über die Gehirngesundheit von der Maus auch für uns relevant sind. Dies ist keine Garantie, dass jede Behandlung übertragbar ist, aber es ist Rückenwind für die Verwendung der Maus als Modell für die Erforschung des alternden Gehirns.
Einheitlicher Messwert für die Gehirngesundheit
Die Systemsegregation wird zu einem Messinstrument, das in beiden Spezies in derselben Sprache angewendet werden kann. So kann man prinzipiell eine Intervention bei der Maus mittels des Netzwerkmesswerts testen und ihn direkt in den entsprechenden Messwert beim Menschen übersetzen, anstatt sich nur auf Verhaltensmessungen zu verlassen.
Wichtig zu betonen, was die Studie nicht untersucht hat
Um genau zu bleiben: Dies ist eine Netzwerk-Bildgebungsstudie, keine Zell- oder Molekularstudie. Sie maß keine Mikroglia-Entzündung, keinen Myelinverlust, keine synaptische Genexpression und keinen Astrozytenstoffwechsel. Dies sind reale Prozesse der Gehirnalterung, aber sie wurden hier einfach nicht gemessen und können dieser Studie nicht zugeschrieben werden.
Auch Themen wie Neurogenese (Bildung neuer Neuronen) oder das Verschwinden neuraler Stammzellen beim Menschen sind allgemein bekannte Zusammenhänge über Unterschiede zwischen den Spezies, aber kein Befund der vorliegenden Studie. Der Befund dieser Studie ist fokussiert und klar: Ein gemeinsames Muster des Rückgangs der Organisation funktioneller Netzwerke mit dem Alter.
Das Fazit
Jahrelang sagten die Skeptiker: "Wie kann man die Gehirnalterung des Menschen von einer Maus lernen?". Das Team der University of Texas in Dallas gab eine Antwort auf der Ebene des Gehirnnetzwerks: Sowohl im Gehirn der Maus als auch im menschlichen Gehirn zersetzt sich die Organisation der funktionellen Netzwerke mit dem Alter im selben grundlegenden Muster, wenn auch bei uns schneller im Verhältnis zur Lebensspanne. Das bedeutet nicht, dass alles, was bei Mäusen funktioniert, auch bei Menschen funktioniert, aber es etabliert die Maus als ein qualitativ hochwertigeres Modell für die Untersuchung der Gehirnalterung und bietet einen einheitlichen Messwert für die Gehirngesundheit, mit dem in beiden Spezies gearbeitet werden kann.
Referenzen:
PNAS: Correspondence of large-scale functional brain network decline across aging mice and humans
UT Dallas News: Shared brain network aging patterns identified in humans, mice
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