Artikel zur Langlebigkeit

Verwirrt: Der Alterungsprozess wirkt sich geschlechtsspezifisch auf die Blutgefäße aus, die Hirnstammzellen versorgen

Verwirrt: Der Alterungsprozess wirkt sich geschlechtsspezifisch auf die Hirnstammzellen aus, die die Blutgefäße versorgen

Männer kommen vom Mars, Frauen von der Venus. Obwohl dieses Sprichwort zum Ausdruck bringt, dass jedes Geschlecht an seine eigenen emotionalen Gleichgewichte, Kulturen und Werte gewöhnt ist – oder, metaphorisch gesprochen, auf unterschiedlichen Planeten lebt –, erklärt es nicht, warum das Gedächtnis und die kognitiven Funktionen bei Männern und Frauen mit zunehmendem Alter abnehmen unterschiedliche Tarife.

Analyse von 3D-Rekonstruktionen des Gehirns und der damit verbundenen Gefäße zu verschiedenen Zeitpunkten im Leben von Mäusen, Zhao und Kollegen entdeckten dramatische Geschlechtsunterschiede bei der Alterung der Blutgefäße, die eine Gehirnregion versorgen, die für die Regulierung der Hirnstammzellaktivität verantwortlich ist. Begleitend zu diesen Gefäßveränderungen zeigten Männer mit zunehmendem Alter einen signifikanten Rückgang der Anzahl, Proliferation und Migration von Hirnstammzellen, während dies bei Frauen nicht der Fall war. Diese Studie unterstreicht, wie wichtig es ist, sich mit der Frage zu befassen, wie das Altern zu geschlechtsspezifischen Unterschieden führt, und weist darauf hin, dass die Art der Intervention, die zur Behandlung der Gehirngesundheit erforderlich ist, wahrscheinlich je nach Geschlecht und Alter variieren wird.

Die subventrikuläre Zone beherbergt Hirnstammzellen

Ziemlich genau in der Mitte des Gehirns befindet sich eine Region namens ventrikulär-subventrikuläre Zone (V-SVZ), in der sich Hirnstammzellen befinden. Diese Zellen haben die Aufgabe, bestimmte Neuronenpopulationen im Gehirn erwachsener Mäuse während des gesamten Lebens wieder aufzufüllen. Mit zunehmendem Alter kommt es zu einem dramatischen Rückgang der Generation neuer Neuronen im V-SVZ, begleitet von Veränderungen in der Nische – einem Bereich eines Gewebes, der eine spezifische Mikroumgebung bietet, in der Stammzellen in einem undifferenzierten und selbsterneuernden Zustand vorhanden sind.

Weniger gut untersucht ist die Reaktion des spezialisierten V-SVZ-Gefäßsystems, das wie in anderen Stammzellnischen eine entscheidende Rolle bei der Versorgung der Zellen mit Nährstoffen und Sauerstoff spielt. Studien haben gezeigt, dass Blutgefäße in der V-SVZ-Nische den Pool ruhender Stammzellen bewahren und die Proliferation und Neurogenese fördern – den Prozess, durch den neue Neuronen im Gehirn gebildet werden. Da diese Beobachtungen jedoch bei alternden Männern gemacht wurden, ist die Reaktion der Nischen- und neuralen Stammzelllinie auf das Altern bei Frauen nicht bekannt. In diesem Sinne wurde im V-SVZ nicht untersucht, wie sich Blutgefäßparameter wie Durchmesser und Tortuosität – das Ausmaß der Verdrehung – mit Alter und Geschlecht verändern. 

blutgefäße in der V-SVZ-Nische bewahren den Pool ruhender Stammzellen und fördern die Proliferation und Neurogenese

Das Gefäßsystem von Hirnstammzellen altert geschlechtsspezifisch

Zhao und Kollegen verwendeten Techniken, um die V-SVZ in 3D von männlichen und weiblichen Mäusen in verschiedenen Lebensstadien zu rekonstruieren und so eine Montage des geschlechtsspezifischen Alterns der V-SVZ zu erstellen. Mithilfe einer unvoreingenommenen computergestützten Analyse konnten die Forscher einige seit langem bestehende und wichtige Fragen beantworten, z. B. ob die Nische sexuell dimorph ist und ob das Altern Geschlechtsunterschiede im Verhalten von Hirnstammzellen und in der Nischenstruktur beeinflusst.

Bei der Untersuchung der gesamten 3D-Nische fanden Zhao und Kollegen erhebliche Geschlechtsunterschiede, wobei Frauen bis ins hohe Alter relativ verschont blieben. Frauen zeigten mit zunehmendem Alter einen größeren Blutgefäßdurchmesser, aber eine verringerte Gefäßdichte, während Männer einen verringerten Blutgefäßdurchmesser und eine erhöhte Windung und Gefäßdichte aufwiesen. Insbesondere nahm der V-SVZ-Gefäßdurchmesser bei Männchen mit zunehmendem Alter ab, nahm jedoch im späten Leben der Weibchen zu, einschließlich der Zunahme einer zweiten Population größerer Kapillaren. Dies führte dazu, dass ältere Männer viel kleinere Gefäßdurchmesser hatten als ältere Frauen.

Zhao und Kollegen postulieren, dass Männer und Frauen altersbedingte Gefäßveränderungen auf unterschiedliche Weise kompensieren können. Sie legen nahe, dass Männer eine altersbedingte Zunahme enger, gewundener Gefäße durch eine Erhöhung der Dichte kompensieren können, während Frauen eine Abnahme der Dichte durch eine Vergrößerung des Gefäßdurchmessers ausgleichen können.

Hirnstammzellen unterliegen alters- und geschlechtsspezifischen Veränderungen

Neben dem Blutfluss steuern V-SVZ-Blutgefäße die Migration von Hirnstammzellen. Als Zhao und Kollegen untersuchten, wie sich diese Zellkette mit dem Alter veränderte, stellten sie fest, dass die Dichte der V-SVZ-Hirnstammzellen mit zunehmendem Alter und bei beiden Geschlechtern abnahm. Allerdings wurden diese Hirnstammzellen mit zunehmendem Alter bei Männern immer unorganisierter, bei Frauen jedoch nicht. Es gab auch geschlechtsspezifische Migrationsmuster von Hirnstammzellen. Bei jungen Tieren befinden sich Hirnstammzellen ziemlich nahe an der nächstgelegenen Gefäßoberfläche. Mit zunehmendem Alter rücken die Blutgefäße des männlichen Gehirns näher an die Gefäßoberfläche heran, während sich die Neuroblasten bei weiblichen weiter davon entfernen.

Wie es zu dieser Situation kommt, ist nicht klar, könnte aber mit den dramatischen Veränderungen zusammenhängen, die Zhao und Kollegen in der Blutgefäßstruktur beobachteten. Mit zunehmendem Alter haben männliche Mäuse eine erhöhte Gefäßdichte und eine stärkere Gewundenheit der Gefäße, sodass die normale Führung und Migration von Neuroblasten gestört sein könnte, was dazu führen könnte, dass die V-SVZ-Hirnstammzellen in der Nähe des Gefäßsystems eingeschlossen werden. Im Gegensatz dazu sind die Gefäße bei alten weiblichen Mäusen weniger dicht, haben einen größeren Durchmesser und sind weniger gewunden, sodass möglicherweise weniger Gefäße in der Nähe vorhandener Ketten vorhanden sind und die Migration von V-SVZ-Stammzellen von den Gefäßen weg erleichtert werden könnte.

Insgesamt deuten diese Experimente darauf hin, dass Hirnstammzellen und ihre Abstammungslinien bei Männern anfälliger für das Altern sind als bei Frauen. „Wir haben komplexe altersbedingte Veränderungen in der Nische entdeckt, die geschlechtsabhängig sind“, sagten Zhao und Kollegen. „Vor allem männliche Mäuse zeigten eine dramatischere, schädlichere Reaktion auf das Altern in der Nische, wobei die V-SVZ-Blutgefäße enger, gewundener und dichter wurden, zusammen mit einem größeren Verlust von [Gehirnblutgefäßen] und einer stärkeren Beeinträchtigung der Proliferation von Vorläuferzellen.“ und Migration als bei Frauen beobachtet.

Eine geschlechtsspezifische Seinskette

In dieser Studie liefern Zhao und Kollegen neue Informationen über die komplexen, geschlechtsabhängigen Veränderungen in der V-SVZ-Nische mit zunehmendem Alter. Diese Studie zeigt, dass sich das Altern bei Männern und Frauen unterschiedlich auf die Gefäßnische und die ansässigen Hirnstammzellen auswirkt, was unterstreicht, wie wichtig es ist, bei Studien zur Stammzellregulation das Zusammenspiel biologischer Variablen wie Geschlecht und Alter zu berücksichtigen. Es wird sich lohnen zu untersuchen, ob diese Veränderungen zu unterschiedlichen Behandlungsabläufen bei altersbedingten Hirnerkrankungen bei Männern und Frauen beitragen könnten.

Verweise:

Zhao X, Wang Y, Wait E, et al. Die 3D-Bildanalyse der gesamten Stammzellnische der ventrikulären-subventrikulären Zone zeigt signifikante Gefäßveränderungen und Vorläuferdefizite bei Männern im Vergleich zu Frauen mit zunehmendem Alter [online vor Drucklegung veröffentlicht, 30. März 2021]. Stammzellenberichte. 2021;S2213-6711(21)00142-9. doi:10.1016/j.stemcr.2021.03.012



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