Artikel zur Langlebigkeit

Studie verbindet Genaktivierung mit kognitiver Belastbarkeit

Studie verbindet Genaktivierung mit kognitiver Belastbarkeit
  • Intellektuell stimulierende Aktivitäten aktivieren eine Genfamilie namens MEF2, die ein genetisches Programm im Gehirn steuert, das die Widerstandsfähigkeit gegen kognitiven Verlust fördert.
  • Die Forscher beobachteten diesen Zusammenhang zwischen MEF2 und kognitiver Belastbarkeit sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen. Die Ergebnisse legen nahe, dass eine Verbesserung der Aktivität von MEF2 oder seinen Zielen vor altersbedingtem kognitivem Verlust schützen könnte.
  • Eine Steigerung der MEF2-Aktivität könnte zum Schutz vor kognitivem Verlust beitragen; Da MEF2 jedoch auch andere Zelltypen und zelluläre Prozesse beeinflusst, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um sicherzustellen, dass die Aktivierung keine nachteiligen Nebenwirkungen hat.
Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht: [Inhalt oder Länge können bearbeitet werden]
Viele Menschen entwickeln mit zunehmendem Alter einen kognitiven Verlust. Andere bleiben jedoch bis ins hohe Alter scharfsinnig, auch wenn ihr Gehirn grundlegende Anzeichen einer Neurodegeneration aufweist.
Forscher haben herausgefunden, dass bei diesen kognitiv belastbaren Menschen das Bildungsniveau und die Zeit, die sie für intellektuell anregende Aktivitäten aufwenden, Faktoren sind, die dazu beitragen, kognitiven Verlust zu verhindern. Eine neue Studie von MIT-Forschern zeigt, dass diese Art der Anreicherung offenbar eine Genfamilie namens MEF2 aktiviert, die ein genetisches Programm im Gehirn steuert, das die Widerstandsfähigkeit gegen kognitiven Verlust fördert.
Die Forscher beobachteten diesen Zusammenhang zwischen MEF2 und kognitiver Belastbarkeit sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen. Die Ergebnisse legen nahe, dass eine Verbesserung der Aktivität von MEF2 oder seinen Zielen vor altersbedingtem kognitivem Verlust schützen könnte.
„Es wird zunehmend verstanden, dass es Widerstandsfaktoren gibt, die die Funktion des Gehirns schützen können“, sagt Li-Huei Tsai, Direktor des Picower Institute for Learning and Memory des MIT. „Das Verständnis dieses Resilienzmechanismus könnte hilfreich sein, wenn wir über therapeutische Interventionen oder die Prävention kognitiver [Verluste] nachdenken.“
Tsai ist die leitende Autorin der Studie, die heute in erscheint Wissenschaftliche translationale Medizin. Die Hauptautoren sind die frischgebackene MIT-Doktorandin Scarlett Barker und der MIT-Postdoktorand und Arzt Ravikiran (Ravi) Raju vom Boston Children's Hospital.
Schutzwirkung
Zahlreiche Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Stimulation durch die Umwelt einen gewissen Schutz vor den Auswirkungen der Neurodegeneration bietet. Studien haben das Bildungsniveau, die Art des Jobs, die Anzahl der gesprochenen Sprachen und die Zeit, die für Aktivitäten wie Lesen und Lösen von Kreuzworträtseln aufgewendet wird, mit einem höheren Grad an kognitiver Belastbarkeit in Verbindung gebracht.
Das MIT-Team wollte herausfinden, wie sich diese Umweltfaktoren auf neuronaler Ebene auf das Gehirn auswirken. Sie untersuchten parallel menschliche Datensätze und Mausmodelle, und beide Spuren kamen zu dem Schluss, dass MEF2 ein entscheidender Akteur ist.
MEF2 ist ein Transkriptionsfaktor, der ursprünglich als wichtiger Faktor für die Herzmuskelentwicklung identifiziert wurde, später jedoch entdeckt wurde, dass er eine Rolle bei der Neuronenfunktion und der Neuroentwicklung spielt. In zwei menschlichen Datensätzen, die insgesamt etwas mehr als 1.000 Menschen umfassten, stellte das MIT-Team fest, dass die kognitive Belastbarkeit in hohem Maße mit der Expression von MEF2 und vielen der von ihm regulierten Gene korreliert.
Viele dieser Gene kodieren Ionenkanäle, die die Erregbarkeit eines Neurons steuern oder wie leicht es einen elektrischen Impuls auslöst. Die Forscher fanden außerdem in einer Einzelzell-RNA-Sequenzierungsstudie menschlicher Gehirnzellen heraus, dass MEF2 in einer Subpopulation erregender Neuronen im präfrontalen Kortex resilienter Individuen am aktivsten zu sein scheint.
Um die kognitive Belastbarkeit von Mäusen zu untersuchen, verglichen die Forscher Mäuse, die in Käfigen ohne Spielzeug aufgezogen wurden, mit Mäusen, die in einer anregenderen Umgebung mit einem Laufrad und Spielzeug untergebracht wurden, das alle paar Tage ausgetauscht wurde. Wie sie in der Humanstudie herausfanden, war MEF2 in den Gehirnen der Mäuse, die der angereicherten Umgebung ausgesetzt waren, aktiver. Diese Mäuse schnitten auch bei Lern- und Gedächtnisaufgaben besser ab.
Als die Forscher das Gen für MEF2 in der Frontalrinde ausschalteten, blockierte dies die Fähigkeit der Mäuse, von der Aufzucht in der angereicherten Umgebung zu profitieren, und ihre Neuronen wurden ungewöhnlich erregbar.
„Das war besonders spannend, da es darauf hinwies, dass MEF2 eine Rolle bei der Bestimmung des gesamten kognitiven Potenzials als Reaktion auf Variablen in der Umgebung spielt“, sagt Raju.
Anschließend untersuchten die Forscher, ob MEF2 einige der Symptome einer kognitiven Beeinträchtigung in einem Mausmodell umkehren könnte, das eine Version des Tau-Proteins exprimiert, das im Gehirn Knäuel bilden kann und mit Demenz in Verbindung gebracht wird. Wenn diese Mäuse so manipuliert wurden, dass sie MEF2 in jungen Jahren überexprimierten, zeigten sie im späteren Leben nicht die üblichen kognitiven Beeinträchtigungen, die das Tau-Protein hervorruft. Bei diesen Mäusen waren Neuronen, die MEF2 überexprimierten, weniger erregbar.
„Viele Humanstudien und Mausmodellstudien zur Neurodegeneration haben gezeigt, dass die Neuronen in frühen Stadien des Krankheitsverlaufs übererregbar werden“, sagt Raju. „Als wir MEF2 in einem Mausmodell der Neurodegeneration überexprimierten, sahen wir, dass es diese Übererregbarkeit verhindern konnte, was erklären könnte, warum sie kognitiv besser abschnitten als Kontrollmäuse.“
Stärkung der Resilienz
Die Ergebnisse legen nahe, dass eine Steigerung der MEF2-Aktivität zum Schutz vor kognitivem Verlust beitragen könnte; Da MEF2 jedoch auch andere Zelltypen und zelluläre Prozesse beeinflusst, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um sicherzustellen, dass die Aktivierung keine nachteiligen Nebenwirkungen mit sich bringt, sagen die Forscher.
Das MIT-Team hofft nun, weiter untersuchen zu können, wie MEF2 aktiviert wird, wenn es einer bereichernden Umgebung ausgesetzt wird. Sie planen auch, einige der Auswirkungen der anderen Gene, die MEF2 kontrolliert, über die in dieser Studie untersuchten Ionenkanäle hinaus zu untersuchen. Solche Studien könnten dazu beitragen, zusätzliche Angriffspunkte für medikamentöse Behandlungen aufzudecken.
„Möglicherweise könnte man sich eine gezieltere Therapie vorstellen, indem man eine Untergruppe oder Klasse von Effektoren identifiziert, die für die Induktion von Resilienz und Neuroprotektion von entscheidender Bedeutung sind“, sagt Raju. 


Älterer Eintrag Neuerer Beitrag