Epigentik – Hippocampus als Schlüsselrolle für das Gedächtnis
Das Lebensalter stellt den stärksten Risikofaktor für neurodegenerative Erkrankungen dar und geht physiologisch mit einem Nachlassen der Gedächtnisleistung sowie chronischen Entzündungsprozessen im Gehirn einher. Der Hippocampus, der eine Schlüsselrolle für Lernen und Gedächtnis spielt, reagiert besonders empfindlich auf Alterungsprozesse. Frühere Untersuchungen zeigten zwar bereits altersbedingte Verschiebungen in der Genaktivität – wie etwa eine Zunahme von Entzündungssignalen und einen Rückgang synaptischer Funktionen –, allerdings konnte bislang nicht gezeigt werden, was den Abbau antreibt.
Fragestellung zur epigenetischen Regulationsmechanismen
Die Studie ging daher der Frage nach, wie sich die epigenetischen Regulationsmechanismen, wie die Zugänglichkeit des Chromatins und spezifische DNA-Methylierungs-Muster in den einzelnen Zelltypen des menschlichen Hippocampus über die gesamte adulte Lebensspanne hinweg verändern. Es sollte aufgeklärt werden, wie diese epigenetischen Schalter die Genaktivität steuern, zelluläre Fehlfunktionen sowie Entzündungsprozesse auslösen und dadurch maßgeblich zum kognitiven Abbau sowie zur erhöhten Krankheitsanfälligkeit im Alter beitragen.
Stiller Umbau im Gehirn: Wie alternde Immunzellen Entzündungen anfeuern
„Die Immunumgebung des Gehirns verändert sich jahrzehntelang still und leise unter der Oberfläche, bevor man etwas merkt“. Eine im Fachjournal Science veröffentlichte Studie untersuchte den menschlichen Hippocampus – die zentrale Hirnregion für Lernen und Gedächtnis – bei 40 neurologisch gesunden Erwachsenen im Alter von 20 bis 95 Jahren.
Paradigmenwechsel bei den Abwehrzellen
Bislang galt in der Neurowissenschaft die Annahme, dass sich Mikroglia – die primären Immunzellen des Gehirns – während der Embryonalentwicklung bilden, lebenslang im Gehirn verbleiben und sich dort kontinuierlich selbst erneuern. Die Ergebnisse stellen diese Lehrmeinung auf den Kopf: Zwischen dem 50. und 75. Lebensjahr nehmen die ursprünglichen Gehirn-Mikroglia stetig ab. Sie werden zunehmend durch eine Population an Zellen ersetzt, deren DNS-Methylierungsprofil Merkmale peripherer Blut-Monozyten tragen und verstärkt entzündliche Signale aussenden. Klinisch führt dieser Zellaustausch zu einer chronischen Neuroinflammation im Hippocampus, die das neuronale Mikromilieu schädigt, die synaptische Funktion beeinträchtigt und somit maßgeblich zum altersbedingten Nachlassen der Gedächtnisleistung sowie zu einer erhöhten Anfälligkeit für neurodegenerative Erkrankungen führt.
Verlust wichtiger Schutzzellen
Parallel dazu dokumentierten die Autoren einen deutlichen Rückgang der Astrozyten. Besonders betroffen sind sogenannte tripartite Astrozyten, die entscheidende Aufgaben bei der synaptischen Signalübertragung, der mitochondrialen Energieversorgung sowie der Aufrechterhaltung der Blut-Hirn-Schranke erfüllen. Molekular wird das Absterben dieser Zellen durch eine Drosselung der zellulären Energieerzeugung (ATP-Synthese) getrieben, was zu Zellstress, Autophagie und letztlich zum schrittweisen Verlust der Astrozyten führt.
Sichtbar gemacht durch moderne Epigenetik
Entdeckt wurden diese zellulären Prozesse durch die Kombination von gängigen Genaktivitätsanalysen mit neuartigen Methoden, die die dreidimensionale Struktur des Genoms und seine chemischen Modifikationen (das sogenannte Epigenom) abbilden. Erst die Untersuchung der DNA-Methylierung, welche die zelluläre Abstammungslinie konserviert, machte die unterschiedliche Herkunft der Immunzellen sichtbar – ein Detail, das bei einer reinen Genexpressionsanalyse verborgen geblieben wäre.
Fazit
Die Studie belegt, dass das Altern sowohl die zelluläre Zusammensetzung als auch die biologische Steuerung des Hippocampus grundlegend umprogrammiert. Dabei werden Mikroglia-Zellen gegen stärker entzündliche Zellen ausgetauscht, die möglicherweise aus dem Blut einwandern. Zusätzlich kommt es zu einem Verlust an Astrozyten, die dabei helfen die Blut-Hirnschranke zu erhalten – die schützende Barriere, die kontrolliert, was aus dem Blutkreislauf ins Gehirn gelangt. Die Erkenntnisse liefern ein neues mechanistisches Modell für das Verständnis des altersbedingten kognitiven Abfalls und der Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen.
Diagnostik & Therapie:
Mit moderner Diagnostik kann Neuroinflammation festgestellt und auch behandelt werden. Aus komplementärmedizinischer Sicht ergibt sich auch die Frage nach den Gründen für die Neuroinlammation. Mögliche Ursachen sollten entsprechend mit diagnostiziert werden, um eine kausale Therapie zu ermöglichen. Das therapeutische Potenzial von Nukleotiden kann für die Zellreparatur bis zur Mitochondriengesundheit eine Option sein.
