Als je een anti-aging onderzoeker vraagt naar de grootste kritiek op zijn vakgebied, is het standaardantwoord: "Het meeste onderzoek wordt gedaan op muizen, en muizen zijn geen mensen". Rapamycine verlengde het leven van muizen met enkele tot tientallen procenten in verschillende experimenten. Dasatinib + quercetine ruimde zombie-stamcellen op bij muizen en herstelde hun behendigheid. Maar elk dergelijk succes wordt altijd in de laatste alinea in twijfel getrokken: "Zal dit bij mensen werken?"
Een nieuwe studie gepubliceerd in PNAS (het tijdschrift van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten) geeft een nieuw perspectief op deze vraag, en dit keer niet op celniveau maar op het niveau van het gehele hersennetwerk. De onderzoekers, onder leiding van prof. Gagan Wig van de Universiteit van Texas in Dallas, maten hoe de organisatie van functionele netwerken in de hersenen afbreekt met de leeftijd en vergeleken het patroon tussen muizen en mensen. Wat ze vonden: het patroon van achteruitgang is gedeeld en behouden tussen beide soorten.
De technologie: functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) bij een wakkere muis
De hersenen zijn geen verzameling geïsoleerde gebieden. Ze zijn georganiseerd in modules, groepen gebieden die samenwerken en gespecialiseerd zijn in taken, bijvoorbeeld het visuele netwerk, het motorische netwerk of het netwerk dat actief is wanneer we in rust zijn. Een centrale maatstaf voor de gezondheid van deze organisatie wordt systeemsegregatie (system segregation) genoemd: in hoeverre elke module voornamelijk met zichzelf "praat" en minder vermengt met andere modules. Hoge segregatie is een teken van een georganiseerd en jong brein; wanneer de grenzen vervagen en modules zich vermengen, is dit een teken van veroudering.
Om dit te meten, moet je de hersenen in actie zien, en dat is precies wat rusttoestand functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) doet: het volgt fluctuaties in de cerebrale bloedstroom en laat zien welke gebieden met elkaar gesynchroniseerd zijn. De technische innovatie hier is dat de muizen werden gescand in wakkere toestand en niet onder narcose, wat een eerlijkere vergelijking mogelijk maakt met mensen die wakker worden gescand. Het is belangrijk om te verduidelijken: in deze studie werden geen cellen geïsoleerd of gesequenced, en werd geen genexpressie gemeten. Alle analyse is op het niveau van functionele netwerken.
De opzet: 82 muizen gedurende hun leven versus menselijke gegevens
Het team scande met fMRI 82 muizen op meerdere tijdstippen gedurende hun leven, van ongeveer 3 maanden tot ongeveer 20 maanden oud, een bereik dat ruwweg overeenkomt met de leeftijd van 18 tot 70 jaar bij mensen. Het resulterende netwerkpatroon bij de muizen vergeleken ze met bekende menselijke fMRI-gegevens. De vergelijking maakte het mogelijk om één directe vraag te onderzoeken: vindt hetzelfde desintegratieproces van de netwerkorganisatie dat bij ons bekend is met de leeftijd, ook plaats in het muizenbrein?
De belangrijkste bevinding: behouden afname van systeemsegregatie
Het antwoord was ja. Systeemsegregatie bestaat in het muizenbrein en neemt af met de leeftijd, precies zoals bij mensen. Met andere woorden, ook bij de oudere muis verliezen de hersengebieden hun differentiatie en beginnen ze zich te vermengen, hetzelfde patroon dat een verouderend menselijk brein kenmerkt. Zoals Ezra Winter-Nelson, de promovendus die het onderzoek leidde in het laboratorium van Wig, het verwoordde: "De manier waarop hersengebieden als geheel met elkaar communiceren, is een maatstaf voor de gezondheid van de hersenen die vergelijkbaar lijkt te zijn bij zowel mensen als muizen".
Dit is precies het soort bewijs dat het verouderingsveld zocht: niet langer een enkele moleculaire route, maar een algemeen organisatieprincipe van de hersenen dat behouden blijft tussen soorten. Als de basisstructuur van hoe de afbraak plaatsvindt identiek is, wordt het muizenbrein een legitiemer model voor het bestuderen van veroudering van het menselijk brein.
Wat is er anders? Mensen verouderen sneller in verhouding tot de levensduur
De overeenkomst wist de verschillen niet uit, en juist het interessante verschil is verrassend. Wanneer de snelheid van achteruitgang wordt gewogen in verhouding tot de levensduur van elke soort, vertonen mensen een snellere afname in systeemsegregatie dan muizen. Zoals prof. Wig zei: "Wanneer gewogen in verhouding tot hun levensduur, vertonen mensen een snellere leeftijdsgerelateerde afname in deze organisatie". De hypothese die hieruit voortvloeit: het is mogelijk dat mensen kwetsbaarder zijn voor hersen- en cognitieve achteruitgang in vergelijking met muizen, en niet minder.
Waarom is dit belangrijk voor anti-aging onderzoek?
De implicaties van de bevinding raken de kern van de kritiek op het vakgebied:
Versterking van de vertaling van laboratorium naar kliniek
Een van de terugkerende voorbehouden bij elk muisexperiment is dat hun hersenen misschien gewoon anders verouderen. Deze bevinding vermindert dit voorbehoud op één belangrijk niveau: als het organisatieprincipe van hersennetwerken en de manier waarop het afbreekt behouden blijft tussen soorten, is het waarschijnlijker dat inzichten over hersen gezondheid van de muis ook relevant zijn voor ons. Dit is geen garantie dat elke behandeling zal werken, maar het is een rugwind voor het gebruik van de muis als model voor onderzoek naar verouderende hersenen.
Uniforme maatstaf voor hersen gezondheid
Systeemsegregatie wordt een meetinstrument dat in beide soorten in dezelfde taal kan worden toegepast. Zo kan men in principe een interventie bij een muis testen met behulp van de netwerkmaatstaf en deze direct vertalen naar de overeenkomstige maatstaf bij mensen, in plaats van alleen te vertrouwen op gedragsmatige metingen.
Het is belangrijk te benadrukken wat de studie niet onderzocht
Om nauwkeurig te blijven: dit is een netwerkbeeldvormingsstudie, geen cel- of moleculaire studie. Het mat geen microglia-ontsteking, myelineverlies, synaptische genexpressie of astrocytenmetabolisme. Dit zijn echte processen bij hersenveroudering, maar ze werden hier simpelweg niet gemeten en kunnen niet aan deze studie worden toegeschreven.
Ook onderwerpen zoals neurogenese (vorming van nieuwe neuronen) of het verdwijnen van neurale stamcellen bij mensen zijn algemeen bekende context over verschillen tussen soorten, maar zijn geen bevinding van de huidige studie. De bevinding van deze studie is gefocust en duidelijk: een gedeeld patroon van afname in de organisatie van functionele netwerken met de leeftijd.
De conclusie
Jarenlang zeiden sceptici: "Hoe kun je veroudering van het menselijk brein bestuderen aan de hand van een muis?". Het team van de Universiteit van Texas in Dallas gaf een antwoord op het niveau van het hersennetwerk: Zowel in het muizenbrein als in het menselijk brein valt de organisatie van functionele netwerken met de leeftijd uiteen in hetzelfde basispatroon, hoewel het bij ons sneller gebeurt in verhouding tot de levensduur. Dit betekent niet dat alles wat bij muizen werkt, bij mensen zal werken, maar het vestigt de muis als een kwalitatief beter model voor het bestuderen van hersenveroudering en biedt een uniforme maatstaf voor hersen gezondheid waarmee in beide soorten kan worden gewerkt.
Referenties:
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
💬 Reacties (0)
Wees de eerste die op het artikel reageert.