Artikel zur Langlebigkeit

Überaktives Nervensystem ist mit einer kürzeren Lebensdauer verbunden

nervenzellen Neuronen
  • Diese Studie ergab, dass übermäßige Aktivität im Gehirn mit einer kürzeren Lebensspanne korreliert, während die Unterdrückung der übermäßigen Aktivität zu einer Verlängerung des Lebens führt.

  • Zum ersten Mal zeigt eine Studie, dass die Aktivität des Nervensystems eine Rolle bei der Langlebigkeit spielen kann.

  • Neuronale Erregung tritt unter anderem bei der Alzheimer-Krankheit und der bipolaren Störung auf.

  • Ein Protein namens REST spielt eine Schlüsselrolle; REST unterdrückt die neuronale Erregung, während die Blockierung von REST in Tierversuchen zu früheren Todesfällen und mehr neuronaler Aktivität führte.

Dieser Artikel wurde in den Harvard Medical School News veröffentlicht.

In der Geschichte des menschlichen Alterns ist eine neue Figur auf die Bühne getreten: die neuronale Erregung. Die neuronale Aktivität des Gehirns, die seit langem mit Erkrankungen von Demenz bis Epilepsie in Verbindung gebracht wird, spielt eine Rolle für das Altern und die Lebensspanne des Menschen, so eine Studie von Wissenschaftlern des Blavatnik Institute der Harvard Medical School.

Die am 16. Oktober in Nature veröffentlichte Studie basiert auf Erkenntnissen aus menschlichen Gehirnen, Mäusen und Würmern und legt nahe, dass übermäßige Aktivität im Gehirn mit einer kürzeren Lebensspanne verbunden ist, während die Unterdrückung einer solchen Überaktivität das Leben verlängert.

Die Ergebnisse liefern den ersten Beweis dafür, dass die Aktivität des Nervensystems die Lebenserwartung des Menschen beeinflusst. Obwohl frühere Studien darauf hinwiesen, dass Teile des Nervensystems das Altern bei Tieren beeinflussen, blieb die Rolle der neuronalen Aktivität beim Altern, insbesondere beim Menschen, unklar.

„Ein faszinierender Aspekt unserer Ergebnisse ist, dass etwas so Vergängliches wie der Aktivitätszustand neuronaler Schaltkreise so weitreichende Konsequenzen für die Physiologie und die Lebensspanne haben könnte“, sagte der leitende Autor der Studie, Bruce Yankner, Professor für Genetik an der HMS und Co-Direktor von das Paul F. Glenn Center für die Biologie des Alterns.

Die neuronale Erregung scheint entlang einer Kette molekularer Ereignisse zu wirken, von denen bekannt ist, dass sie die Langlebigkeit beeinflussen: dem Signalweg für Insulin und den insulinähnlichen Wachstumsfaktor (IGF).

Der Schlüssel in dieser Signalkaskade scheint ein Protein namens REST zu sein, von dem das Yankner Lab zuvor gezeigt hatte, dass es alternde Gehirne vor Demenz und anderen Belastungen schützt.

Unter neuronaler Aktivität versteht man das ständige Flackern elektrischer Ströme und Übertragungen im Gehirn. Übermäßige Aktivität oder Erregung könne sich auf vielfältige Weise äußern, von Muskelzuckungen bis hin zu Stimmungs- oder Gedankenveränderungen, so die Autoren.

Aus der Studie geht noch nicht klar hervor, ob und wie sich die Gedanken, die Persönlichkeit oder das Verhalten einer Person auf ihre Langlebigkeit auswirken.

„Ein spannendes zukünftiges Forschungsgebiet wird darin bestehen, herauszufinden, wie sich diese Erkenntnisse auf solche Funktionen des menschlichen Gehirns höherer Ordnung auswirken“, sagte Yankner.

Die Studie könnte die Entwicklung neuer Therapien für Erkrankungen mit neuronaler Überaktivität wie Alzheimer und bipolare Störung beeinflussen, sagten die Forscher.

Die Ergebnisse legen die Möglichkeit nahe, dass bestimmte Medikamente, beispielsweise Medikamente, die auf REST abzielen, oder bestimmte Verhaltensweisen, beispielsweise Meditation, die Lebensspanne verlängern könnten, indem sie die neuronale Aktivität modulieren.

Die menschliche Variation der neuronalen Aktivität könnte sowohl genetische als auch umweltbedingte Ursachen haben, was künftige Möglichkeiten für therapeutische Interventionen eröffnen würde, sagte Yankner.

Yankner und Kollegen begannen ihre Untersuchung mit der Analyse von Genexpressionsmustern – dem Ausmaß, in dem verschiedene Gene an- und ausgeschaltet werden – in gespendetem Gehirngewebe von Hunderten von Menschen, die im Alter zwischen 60 und über 100 Jahren starben.

Die Informationen wurden durch drei separate Forschungsstudien an älteren Erwachsenen gesammelt. Die in der aktuellen Studie analysierten Personen waren kognitiv intakt, hatten also keine Demenz.

Sofort sei ein auffälliger Unterschied zwischen den älteren und jüngeren Studienteilnehmern zu erkennen, sagte Yankner: Die am längsten lebenden Menschen – die über 85 – wiesen eine geringere Expression von Genen auf, die mit neuronaler Erregung zusammenhängen, als diejenigen, die im Alter zwischen 60 und 80 Jahren starben.

Als nächstes kam die Frage, mit der sich alle Wissenschaftler auseinandersetzen müssen: Korrelation oder Kausalität? Trat diese Ungleichheit in der neuronalen Erregung lediglich zusammen mit wichtigeren Faktoren auf, die die Lebensdauer bestimmen, oder wirkten sich die Erregungsniveaus direkt auf die Langlebigkeit aus? Wenn das so ist, wie?

Das Team führte eine Flut von Experimenten durch, darunter genetische, zell- und molekularbiologische Tests am Modellorganismus Caenorhabditis elegans; Analysen genetisch veränderter Mäuse; und zusätzliche Hirngewebeanalysen von Menschen, die mehr als ein Jahrhundert lebten.

Diese Experimente zeigten, dass eine Veränderung der neuronalen Erregung tatsächlich die Lebensdauer beeinflusst – und beleuchteten, was auf molekularer Ebene passieren könnte.

REST, von dem bekannt ist, dass es Gene reguliert, unterdrückt auch die neuronale Erregung, fanden die Forscher heraus. Das Blockieren von REST oder einem Äquivalent in den Tiermodellen führte zu einer höheren neuronalen Aktivität und früheren Todesfällen, während eine Erhöhung von REST das Gegenteil bewirkte. Und Hundertjährige hatten deutlich mehr REST in den Kernen ihrer Gehirnzellen als Menschen, die in ihren 70ern oder 80ern starben.

„Es war äußerst aufregend zu sehen, wie all diese unterschiedlichen Beweislinien zusammenkamen“, sagte die Co-Autorin der Studie, Monica Colaiácovo, Professorin für Genetik an der HMS, deren Labor an der Arbeit an C. elegans mitgearbeitet hat.

Die Forscher fanden heraus, dass REST vom Wurm bis zum Säugetier die Expression von Genen unterdrückt, die zentral an der neuronalen Erregung beteiligt sind, wie etwa Ionenkanäle, Neurotransmitter-Rezeptoren und Strukturkomponenten von Synapsen.

Eine geringere Erregung wiederum aktiviert eine Familie von Proteinen, die als Forkhead-Transkriptionsfaktoren bekannt sind. Es wurde gezeigt, dass diese Proteine ​​bei vielen Tieren einen „Langlebigkeitsweg“ über Insulin/IGF-Signale vermitteln. Es ist derselbe Weg, von dem Wissenschaftler glauben, dass er durch Kalorienrestriktion aktiviert werden kann.

Zusätzlich zu seiner aufkommenden Rolle bei der Abwehr von Neurodegeneration bietet die Entdeckung der Rolle von REST für die Langlebigkeit zusätzliche Motivation für die Entwicklung von Arzneimitteln, die auf das Protein abzielen.

Obwohl es einige Zeit und viele Tests erfordern wird, um festzustellen, ob solche Behandlungen die Nervenerregung reduzieren, ein gesundes Altern fördern oder die Lebensdauer verlängern, hat das Konzept einige Forscher fasziniert.

„Die Möglichkeit, dass die Aktivierung von REST die erregende Nervenaktivität reduzieren und das Altern beim Menschen verlangsamen würde, ist äußerst aufregend“, sagte Colaiácovo.

Die Autoren betonen, dass die Arbeit ohne große Forschungskohorten älterer Menschen nicht möglich gewesen wäre.

 „Wir haben jetzt genug Leute, die an diesen Studien teilnehmen, um die alternde Bevölkerung in genetische Untergruppen aufzuteilen“, sagte Yankner. „Diese Informationen sind von unschätzbarem Wert und zeigen, warum es so wichtig ist, die Zukunft der Humangenetik zu unterstützen.“

Die Studie wurde veröffentlicht in Natur im Oktober 2019.



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