Artikel zur Langlebigkeit

Weniger bekanntes Protein, das für die Vorteile von Bewegung auf das Gehirn verantwortlich ist

ein von der Leber ausgeschüttetes Protein ist für einige der Gehirnvorteile von Bewegung verantwortlich
  • Diese Studie ergab, dass die Leber von Mäusen nach sportlicher Betätigung das Protein Gpld1 ins Blut absondert, was die kognitive Funktion bei alternden Mäusen verbessert. 

  • Die Forscher fanden heraus, dass eine Überproduktion der Gpld1-Menge bei den Mäusen die gleichen Vorteile für das Gehirn mit sich brachte wie körperliche Betätigung. 

  • Dieses Protein ist auch im Blut älterer Erwachsener erhöht, die regelmäßig Sport treiben.

  • Anstatt die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden, fördert das Protein Gpld1 das Gehirn über Wege, die Entzündungen und Blutgerinnung reduzieren. 

Dieser Artikel wurde in den UC San Francisco News veröffentlicht: 

Laut einer neuen Studie an Mäusen von Wissenschaftlern des UC San Francisco Eli und des Edythe Broad Center for Regeneration Medicine and Stem Cell Research könnte ein wenig erforschtes Leberprotein für die bekannten Vorteile von Bewegung auf das alternde Gehirn verantwortlich sein. Die Ergebnisse könnten zu neuen Therapien führen, um die neuroprotektiven Wirkungen körperlicher Aktivität auf Menschen zu übertragen, die aufgrund körperlicher Einschränkungen nicht in der Lage sind, Sport zu treiben.

Bewegung ist eine der am besten untersuchten und wirksamsten Methoden, um das Gehirn vor altersbedingtem kognitivem Verfall zu schützen, und verbessert nachweislich die Kognition bei Personen mit einem Risiko für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und frontotemporale Demenz – selbst bei Personen mit seltenen Genen Varianten, die unweigerlich zu Demenz führen.

Aber viele ältere Erwachsene sind aufgrund körperlicher Einschränkungen oder Behinderungen nicht in der Lage, regelmäßig Sport zu treiben, und Forscher suchen seit langem nach Therapien, die Menschen mit geringer körperlicher Aktivität dieselben neurologischen Vorteile bringen könnten.

Die neue Studie, die am 9. Juli 2020 in Science veröffentlicht wurde, zeigte, dass die Leber von Mäusen nach sportlicher Betätigung ein Protein namens Gpld1 ins Blut absondert. Der Spiegel dieses Proteins im Blut korrespondiert mit einer verbesserten kognitiven Funktion bei älteren Mäusen, und eine Zusammenarbeit mit dem UCSF Memory and Aging Center ergab, dass das Enzym auch im Blut älterer Menschen, die regelmäßig Sport treiben, erhöht ist. Die Forscher zeigten jedoch, dass eine einfache Erhöhung der von der Mäuseleber produzierten Gpld1-Menge viele der gleichen Vorteile für das Gehirn mit sich bringen könnte wie regelmäßige körperliche Betätigung.

„Wenn es ein Medikament gäbe, das die gleichen Vorteile für das Gehirn hervorruft wie Sport, würde es jeder nehmen. Unsere Studie deutet nun darauf hin, dass zumindest einige dieser Vorteile eines Tages in Pillenform verfügbar sein könnten“, sagte der leitende Autor der Studie, Saul Villeda, Ph.D , ein UCSF-Assistenzprofessor in den Abteilungen Anatomie sowie Physiotherapie und Rehabilitationswissenschaft.

Villedas Labor hat zuvor gezeigt, dass im Blut junger Mäuse vorhandene biologische Faktoren das alternde Mäusegehirn verjüngen können, und umgekehrt können Faktoren im Blut älterer Mäuse bei jungen Mäusen zu einem vorzeitigen altersbedingten kognitiven Rückgang führen.

Diese früheren Ergebnisse veranlassten Alana Horowitz, Doktorandin im Villeda-Labor, und die Postdoktorandin Xuelai Fan, Ph.D., nach blutübertragenen Faktoren zu suchen, die auch die Vorteile von körperlicher Betätigung mit sich bringen könnten, die bekanntermaßen auch das alternde Gehirn auf ähnliche Weise verjüngt, wie beobachtet wurde in den „Jungblut“-Experimenten des Labors.

Horowitz und Fan entnahmen Blut von alten Mäusen, die sieben Wochen lang regelmäßig Sport getrieben hatten, und verabreichten es an sesshafte ältere Mäuse. Sie fanden heraus, dass eine vierwöchige Behandlung mit dieser Behandlung bei den älteren Mäusen zu dramatischen Verbesserungen des Lernens und Gedächtnisses führte, ähnlich wie bei den Mäusen, die regelmäßig Sport getrieben hatten. Als sie die Gehirne der Tiere untersuchten, fanden sie Hinweise auf eine erhöhte Produktion neuer Neuronen in der als Hippocampus bekannten Region, ein gut dokumentierter Indikator für die verjüngende Wirkung von Bewegung.

Um herauszufinden, welche spezifischen biologischen Faktoren im Blut hinter diesen Effekten stecken könnten, haben Horowitz, Fan und Kollegen die Mengen verschiedener löslicher Proteine ​​im Blut aktiver und sesshafter Mäuse gemessen. Sie identifizierten 30 Kandidatenproteine, von denen 19 zu ihrer Überraschung überwiegend aus der Leber stammten und von denen viele zuvor mit Funktionen bei der Steuerung des Stoffwechsels des Körpers in Verbindung gebracht wurden. Zwei dieser Proteine ​​– Gpld1 und Pon1 – erwiesen sich als besonders wichtig für Stoffwechselprozesse, und die Forscher entschieden sich, Gpld1 detaillierter zu untersuchen, da nur wenige frühere Studien seine Funktion untersucht hatten.

„Wir gingen davon aus, dass jemand auf diesen Effekt gestoßen wäre, wenn das Protein bereits gründlich untersucht worden wäre“, sagte Villeda. „Ich sage gerne: Wenn Sie das Risiko eingehen, etwas Neues zu erkunden, können Sie genauso gut einen großen Schritt machen!“

Das Team fand heraus, dass Gpld1 die Blutzirkulation von Mäusen nach dem Training steigert und dass die Gpld1-Spiegel eng mit Verbesserungen der kognitiven Leistung der Tiere korrelieren. Die Analyse menschlicher Daten, die im Rahmen der Hillblom Aging Network-Studie des UCSF Memory and Aging Center gesammelt wurden, zeigte, dass Gpld1 auch im Blut gesunder, aktiver älterer Erwachsener im Vergleich zu weniger aktiven älteren Erwachsenen erhöht ist.

Um zu testen, ob Gpld1 selbst die beobachteten Vorteile von körperlicher Betätigung hervorrufen kann, nutzten die Forscher Gentechnik, um die Leber alter Mäuse zur Überproduktion von Gpld1 zu überreden, und maßen dann die Leistung der Tiere in mehreren Tests, die verschiedene Aspekte der Kognition und des Gedächtnisses messen. Zu ihrer Überraschung erzeugte die dreiwöchige Behandlung ähnliche Effekte wie sechs Wochen regelmäßiger Bewegung, gepaart mit einem dramatischen Anstieg des Wachstums neuer Neuronen im Hippocampus.

„Um ehrlich zu sein, hatte ich nicht damit gerechnet, dass es mir gelingen würde, ein einzelnes Molekül zu finden, das so viele Vorteile von Bewegung auf das Gehirn ausmachen könnte. Es schien wahrscheinlicher, dass Bewegung viele kleine, subtile Effekte haben würde, die sich zu einem summieren großer Vorteil, der aber schwer zu isolieren wäre.“ sagte Villeda. „Als ich diese Daten sah, war ich völlig sprachlos.“

„Durch dieses Protein reagiert die Leber auf körperliche Aktivität und fordert das alte Gehirn auf, jung zu werden“, fügte Villeda hinzu. „Dies ist ein bemerkenswertes Beispiel für die Kommunikation zwischen Leber und Gehirn, von der unseres Wissens niemand wusste, dass sie existiert. Ich frage mich, was uns in den Neurowissenschaften sonst noch entgangen ist, indem wir die dramatischen Auswirkungen, die andere Organe auf andere Organe haben könnten, weitgehend ignoriert haben.“ das Gehirn und umgekehrt.

Weitere Laborexperimente haben gezeigt, dass das von der Leber produzierte Gpld1 die sogenannte Blut-Hirn-Schranke, die das Gehirn vor toxischen oder infektiösen Erregern im Blut schützt, nicht passiert. Stattdessen scheint das Protein seine Wirkung auf das Gehirn über Wege auszuüben, die Entzündungen und Blutgerinnung im gesamten Körper reduzieren. Es ist bekannt, dass sowohl die Blutgerinnung als auch die Entzündung mit zunehmendem Alter ansteigen und mit Demenz und altersbedingtem kognitivem Rückgang in Verbindung gebracht werden.

Das Labor arbeitet nun daran, besser zu verstehen, wie Gpld1 mit anderen biochemischen Signalsystemen interagiert, um seine hirnfördernden Wirkungen hervorzurufen, in der Hoffnung, spezifische Angriffspunkte für Therapeutika zu identifizieren, die eines Tages viele der schützenden Vorteile von Bewegung für das alternde Gehirn bieten könnten.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaft im Juli 2020. 



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