Artikel zur Langlebigkeit

Langlebigkeitsgen schützt Gehirnzellen vor Stress

Langlebigkeitsgen schützt Gehirnzellen vor Stress
  • Das Gen FOXO3 wird mit Langlebigkeit und dem Alter von Menschen über 100 Jahren in Verbindung gebracht. 

  • Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass FOXO3 die Stammzellen des Gehirns vor stressbedingten Schäden schützt und so die Regenerationsfähigkeit des Gehirns erhält. 

Dieser Artikel wurde im Weill Cornell Medicine Newsroom veröffentlicht:

Laut einer neuen Studie der Forscher von Weill Cornell Medicine schützt ein Gen, das mit einer ungewöhnlich langen Lebensdauer beim Menschen verbunden ist, Gehirnstammzellen vor den schädlichen Auswirkungen von Stress.

Studien an Menschen, die länger als 100 Jahre leben, haben gezeigt, dass viele von ihnen eine ungewöhnliche Version eines Gens namens Forkhead-Box-Protein O3 (FOXO3) gemeinsam haben. Diese Entdeckung veranlasste Dr. Jihye Paik, außerordentliche Professorin für Pathologie und Labormedizin an der Weill Cornell Medicine, und ihre Kollegen, zu untersuchen, wie dieses Gen während des Alterns zur Gehirngesundheit beiträgt.

Im Jahr 2018 zeigten Dr. Paik und ihr Team, dass Mäuse, denen das FOXO3-Gen in ihrem Gehirn fehlt, nicht in der Lage sind, Stressbedingungen im Gehirn zu bewältigen, was zum fortschreitenden Absterben von Gehirnzellen führt. Ihre neue Studie, die am 28. Januar in Nature Communications veröffentlicht wurde, zeigt, dass FOXO3 die Regenerationsfähigkeit des Gehirns erhält, indem es die Teilung von Stammzellen verhindert, bis die Umgebung das Überleben der neuen Zellen unterstützt.

„Stammzellen produzieren neue Gehirnzellen, die für das Lernen und das Gedächtnis während unseres gesamten Erwachsenenlebens unerlässlich sind“, sagte Dr. Paik, der auch Mitglied des Sandra and Edward Meyer Cancer Center bei Weill Cornell Medicine ist. „Wenn sich Stammzellen unkontrolliert teilen, werden sie erschöpft. Das FOXO3-Gen scheint seine Aufgabe zu erfüllen, indem es die Stammzellen an der Teilung hindert, bis der Stress vorüber ist.“

Viele Herausforderungen wie Entzündungen, Strahlung oder ein Mangel an ausreichenden Nährstoffen können das Gehirn belasten. Aber Dr. Paik und ihre Kollegen untersuchten speziell, was passiert, wenn Hirnstammzellen oxidativem Stress ausgesetzt sind, der auftritt, wenn sich schädliche Arten von Sauerstoff im Körper ansammeln.

„Wir haben herausgefunden, dass das FOXO3-Protein direkt durch oxidativen Stress verändert wird“, sagte sie. Durch diese Modifikation wird das Protein in den Kern der Stammzelle geschickt, wo es Stressreaktionsgene aktiviert.

Die daraus resultierende Stressreaktion führt zum Abbau eines Nährstoffs namens S-Adenosylmethionin (SAM). Dieser Nährstoff wird benötigt, um einem Protein namens Lamin dabei zu helfen, eine schützende Hülle um die DNA im Kern der Stammzelle zu bilden.

„Ohne SAM kann Lamin diese starke Barriere nicht bilden und DNA beginnt auszutreten“, sagte sie.

Die Zelle verwechselt diese DNA mit einer Virusinfektion, was eine Immunantwort namens Typ-I-Interferonantwort auslöst. Dies führt dazu, dass die Stammzelle in den Ruhezustand übergeht und keine neuen Neuronen mehr produziert.

„Diese Reaktion ist tatsächlich sehr gut für die Stammzellen, da die äußere Umgebung für neugeborene Neuronen nicht ideal ist“, erklärte Dr. Paik. „Wenn unter solch stressigen Bedingungen neue Zellen gebildet würden, würden sie abgetötet. Es ist besser, wenn Stammzellen ruhen und warten, bis der Stress vorüber ist, um Neuronen zu produzieren.“

Die Studie könnte helfen zu erklären, warum bestimmte Versionen von FOXO3 mit einem außergewöhnlich langen und gesunden Leben verbunden sind – sie könnten Menschen dabei helfen, eine gute Reserve an Hirnstammzellen aufrechtzuerhalten. Es könnte auch erklären, warum regelmäßige Bewegung, die FOXO3 steigert, dazu beiträgt, die geistige Leistungsfähigkeit zu bewahren. Aber Dr. Paik warnte, es sei noch zu früh, um zu wissen, ob diese neuen Informationen zur Entwicklung neuer Therapien für Gehirnerkrankungen genutzt werden könnten.

„Es könnte ein zweischneidiges Schwert sein“, erklärte Dr. Paik. „Eine übermäßige Aktivierung von FOXO3 könnte sehr schädlich sein. Wir wollen es nicht ständig eingeschaltet lassen.“

Um die Prozesse besser zu verstehen, werden sie und ihre Kollegen weiterhin untersuchen, wie FOXO3 reguliert wird und ob ein kurzzeitiges Ein- oder Ausschalten gesundheitsfördernd wäre.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Naturkommunikation im Januar 2021.



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