Wissenschaftler entdecken, wie der Hypothalamus des Gehirns das Altern steuert und es verlangsamt

Wissenschaftler entdecken, wie der Hypothalamus des Gehirns das Altern steuert und es verlangsamt
Neurale Stammzellen, die in ein Mäusehirn transplantiert wurden und sich hier zu Neuronen entwickeln.
Yirui Sonne, Wellcome Bilder, CC BY-SA

Wenn du nicht rauchst, dann Ihr größter Risikofaktor für das Sterben ist wahrscheinlich Ihr Alter. Das liegt daran, dass wir dank der Fortschritte in Wissenschaft und Technik die Sterblichkeit im frühen Leben fast eliminiert haben. Aber trotz dieser Fortschritte haben wir noch nicht herausgefunden, wie wir die schädlichen Auswirkungen der Alterung selbst beseitigen können.

Jetzt eine neue Studie an Mäusen, veröffentlicht in der Natur, zeigt, dass Stammzellen (eine Art von Zelle, die sich zu vielen anderen Arten entwickeln kann) in einem bestimmten Bereich des Gehirns das Altern regulieren. Das Team konnte sogar den Alterungsprozess verlangsamen und beschleunigen, indem es Stammzellen in der Region transplantierte oder löschte.

Das Altern ist eine wichtige Herausforderung für die Gesellschaft. Von 2050 wird es sein so viele alte Leute (Alter 65 +) als Kinder (unter 15) auf der Erde zum ersten Mal. Diese Änderung spiegelt sich in beispiellosen Stress auf unsere Gesundheits- und Sozialsysteme. Zu verstehen, wie wir uns mit zunehmendem Alter gesund erhalten können, wird immer wichtiger.

Die Mechanismen, die Organismen gesund erhalten sind relativ wenige und zwischen den Arten konserviertwas bedeutet, dass wir viel über sie lernen können, indem wir Tiere wie Mäuse untersuchen. Zu den wichtigsten gehören seneszente Zellen - dysfunktionale Zellen, die sich mit zunehmendem Alter bilden und Gewebe schädigen - chronische Entzündung und Erschöpfung der Stammzellen. Es wird angenommen, dass diese Mechanismen auf der Zell- und Gewebeebene verbunden sind. Wie bei einem Dominostein kann ein Fall irgendwo einen katastrophalen Kollaps auslösen.

Verschwindende Zellen

Die Forscher hinter der neuen Arbeit untersuchten den Maus-Hypothalamus, den wir schon länger kennen steuert das Altern. Diese mandelgroße Struktur in der Mitte des Gehirns verbindet das nervöse und endokrine (Hormon-) System. Der Hypothalamus hilft, viele grundlegende Bedürfnisse und Verhaltensweisen zu regulieren, einschließlich Hunger, Schlaf, Angst und Aggression. Im menschlichen Gehirn ist die Initiierung von Verhaltensweisen normalerweise komplex, aber wenn Sie in blinder Panik fliehen oder sich in einer lodernden Wut befinden, dann ist Ihr Hypothalamus vorübergehend auf dem Fahrersitz.

Das Team untersuchte eine spezialisierte Gruppe von Stammzellen im Hypothalamus und beobachtete, was mit ihnen als Kohorten von gealterten Mäusen geschah. Mäuse leben normalerweise für ungefähr zwei Jahre, aber sie fanden, dass diese Zellen ungefähr 11 Monate zu verschwinden begannen. Nach 22 Monaten waren sie komplett verschwunden. Die Rate, mit der die Stammzellen verloren gingen, korrelierte eng mit den Veränderungen des Alterns der Tiere, wie beispielsweise Lernverlust, Gedächtnis, Geselligkeit, Muskelausdauer und sportliche Leistung.

Korrelation bedeutet jedoch nicht Kausalität. Um herauszufinden, ob der Rückgang diese altersbedingten Veränderungen verursachte, löschten sie Stammzellen mit einem speziell entwickelten Virus, das sie nur in Gegenwart des Medikaments Ganciclovir tötete. In 15-Monate alten Mäusen zerstörte der Erhalt dieser Arzneimittelkombination 70% ihrer hypothalamischen Stammzellen. Sie zeigten frühzeitig Zeichen des Alterns und starben etwa 200 Tage früher als Folge. Das ist wichtig, da Mäuse nur ungefähr 730 Tage leben.


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Die Gruppe implantierte auch hypothalamische Stammzellen von neugeborenen Mäusen in Tiere mittleren Alters. In diesem Fall wurden die Tiere sozialer, besser kognitiv ausgeführt und lebten etwa 200 Tage länger als sie es sonst tun würden.

Diese Experimente lieferten auch Hinweise darauf, wie die hypothalamischen Stammzellen überhaupt verloren gingen. Die Implantation funktionierte nur, wenn die Stammzellen gentechnisch so verändert worden waren, dass sie gegen Entzündungen resistent waren. Es scheint, dass, während die Tiere gealtert sind, chronische, niedriggradige Entzündung im Hypothalamus zugenommen hat.

Diese Entzündung wird wahrscheinlich entweder durch die Akkumulation seneszenter Zellen oder Umgebung Neuronen, die in einen seneszenzähnlichen Zustand eintreten. Entzündung tötet die hypothalamischen Stammzellen, weil sie am empfindlichsten für Schäden sind. Dies stört dann die Funktion des Hypothalamus mit Anklopfen im gesamten Organismus. Und so fallen die Dominosteine.

Elixier der Jugend?

Das ultimative Ziel der Alternsforschung ist es, pharmazeutische Ziele oder Lebensstil-Interventionen zu identifizieren, die die menschliche Gesundheit im späteren Leben verbessern. Während dies eine Studie an Mäusen ist, könnten wir, wenn wir zeigen können, dass die gleichen Mechanismen beim Menschen im Spiel sind, eines Tages in der Lage sein, eine ähnliche Technik zu verwenden, um die Gesundheit im späteren Leben zu verbessern. Aber das bleibt ein weiter Weg in der Zukunft.

Andere Interventionen, wie das Entfernen alternder Zellen, verbessern auch die Gesundheit, Verlängerung der Lebensdauer um bis zu 180 Tage in Mäusen. Ein logischer nächster Schritt ist zu sehen, ob diese Interventionen "stapeln".

Die Studie zeigt auch, dass hypothalamische Stammzellen durch die Sekretion von miRNAs, die viele Aspekte der Funktionsweise von Zellen steuern, wesentliche Wirkungen ausüben. MiRNAs sind kurze, nicht-kodierende RNAs - ein Molekül, das einfacher als DNA ist, aber auch Informationen kodieren kann. Wenn miRNAs Mäusen, denen Stammzellen fehlten, allein verabreicht wurden, zeigten sie tatsächlich ähnliche Verbesserungen wie jene, die eine Stammzellbehandlung erhielten.

Die Lieferung von miRNAs als Arzneimittel steckt noch in den Kinderschuhen aber die Studie schlägt mögliche Wege vor, um einen von Stammzellen entblößten Hypothalamus wieder aufzufüllen: den Verlust an erster Stelle zu verhindern, indem man die Entzündung kontrolliert. Dies kann entweder durch die Entwicklung von Medikamenten, die seneszente Zellen abtöten, oder die Verwendung von entzündungshemmenden Verbindungen erreicht werden.

Die Forschung ist wichtig, weil sie elegant zeigt, wie verschiedene Mechanismen zur Aufrechterhaltung der Gesundheit miteinander interagieren. Ein Nachteil ist jedoch, dass nur männliche Mäuse verwendet wurden. Es ist bekannt, dass sich die Struktur des Hypothalamus zwischen den Geschlechtern deutlich unterscheidet. Medikamente und Mutationen, die die Lebensdauer verlängern, zeigen sich normalerweise auch deutlich unterschiedliche Potenz zwischen Männern und Frauen.

Das GesprächOb der Mensch jemals deutlich länger leben kann als der Strom maximale Lebensdauer von 125 Jahren ist schwer zu sagen. Aber es scheint die größte Hürde für ein gesundes, späteres Leben zu sein, nicht mehr die Geschwindigkeit des Fortschritts, sondern die Geschwindigkeit, mit der wir unser wachsendes Wissen über die Biologie des Alterns in Drogen- und Lebensstilberatung umwandeln können.

Über den Autor

Richard Faragher, Professor für Biogerontologie, University of Brighton

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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