Das Gehirn tauscht ab 50 heimlich seine Immunzellen aus

Mikroglia sind die Immunzellen im Gehirn und übernehmen dort die Aufgaben von Wächtern und Müllabfuhr zugleich. Sie patrouillieren unablässig zwischen den Nervenzellen, beseitigen Zelltrümmer und wehren eindringende Krankheitserreger ab. Nach gängiger Lehrmeinung entstehen diese Zellen bereits im Embryo aus dem Dottersack, wandern früh ins Gehirn ein und erneuern sich dort ein Leben lang aus eigener Kraft, ohne Nachschub von außen zu benötigen. Besondere Bedeutung haben sie im Hippocampus, jener seepferdchenförmigen Struktur tief im Schläfenlappen, die als Schaltzentrale für Lernen und Gedächtnis gilt und bei Alzheimer als eine der ersten Regionen Schaden nimmt. Genau dort setzte die neue Untersuchung an, deren Ergebnisse das alte Bild von den lebenslangen Hirnwächtern nun grundlegend ins Wanken bringen. Für die Studie analysierte ein Verbund aus der University of California in San Diego, dem New York Genome Center und der University of California in Irvine Hippocampus-Gewebe von 40 verstorbenen Spendern, die neurologisch gesund waren und ein breites Altersspektrum abdeckten. Mit modernsten Einzelzellverfahren erfassten die Forscher für Zehntausende Zellen gleichzeitig die epigenetischen Markierungen und die dreidimensionale Faltung des Erbguts im Zellkern. Ein vergleichbar detaillierter Blick auf das alternde menschliche Gedächtniszentrum existierte bislang nicht. Finanziert wurde die Arbeit von den US-Gesundheitsinstituten, deren Alternsforschungsinstitut sich von den Daten neue Hinweise auf die Entstehung von Demenz erhofft, wie die National Institutes of Health in einer Mitteilung zur Veröffentlichung hervorheben. Austausch zwischen 50 und 75 Jahren Die auffälligste Veränderung betraf die Mikroglia. Ihr Bestand nimmt der Analyse zufolge ab etwa dem 50. Lebensjahr kontinuierlich ab und wird bis zum Alter von 75 Jahren in großem Umfang durch andere Zellen ersetzt. Diese Nachrücker tragen epigenetische Markierungen, die verblüffend genau denen von Monozyten gleichen, also großen weißen Blutkörperchen, die normalerweise im Blut zirkulieren. Zwar konnten die Forscher den Ursprung im Knochenmark nicht direkt belegen, doch die chemischen Signaturen sprechen dafür, dass Zellen aus dem Blut nach und nach die Plätze der ursprünglichen Hirnwächter einnehmen. Das widerspricht der jahrzehntelang gültigen Annahme einer geschlossenen, sich selbst erhaltenden Population, wie die Studie im Fachjournal Science mit umfangreichen Daten belegt. Entzündliche Signale im alternden Gehirn Brisant ist der Charakter der neuen Zellen, denn sie tragen deutlich stärkere Entzündungssignaturen als die ursprünglichen Mikroglia. Damit liefern sie eine mögliche Erklärung für die chronische, schwelende Entzündung, die Mediziner seit Langem im alternden Gehirn und besonders bei neurodegenerativen Erkrankungen beobachten. Parallel dazu schwanden Zellpopulationen, die die schützende Blut-Hirn-Schranke aufrechterhalten, und über nahezu alle Zelltypen hinweg zerfiel die dreidimensionale Architektur des Erbguts zunehmend. Diese strukturelle Erosion ging mit deutlichen Verschiebungen in der Genregulation und der Zellidentität einher, was die Autoren als grundlegendes Merkmal des alternden menschlichen Gehirns werten. Wie empfindlich die Schaltkreise des Denkorgans auf molekulare Signale reagieren, zeigt auch die aktuelle Forschung zu Abnehmspritzen, deren Wirkung auf gegensätzliche Schaltstellen im Kopf erst kürzlich entschlüsselt wurde. Ein Ansatzpunkt für die Alzheimer-Forschung Das Alter ist mit Abstand der größte Risikofaktor für Demenz, doch wie genau das Altern die Krankheit anbahnt, ist nur lückenhaft verstanden. Der nun entdeckte Zellaustausch könnte ein fehlendes Puzzleteil sein, denn chronische Entzündung gilt als zentraler Treiber der Alzheimer-Entstehung. Offen bleibt, ob der Umbau die Erkrankung tatsächlich verursacht oder lediglich eine Begleiterscheinung des Alterns darstellt und ob sich der Prozess womöglich bremsen lässt, etwa indem der Zustrom entzündlicher Zellen gedrosselt wird. Die Forscher wollen als Nächstes klären, wann der Austausch im Einzelfall beginnt und ob er bei Alzheimer-Patienten beschleunigt abläuft. Wie unerwartet die Vorzeichen einer Demenz aussehen können, zeigte zuletzt auch eine Kohortenauswertung, nach der plötzlich leiser werdendes Schnarchen ein ernstzunehmendes Signal sein kann. Science, Epigenetic and 3D genome reprogramming during the aging of human hippocampus; doi:10.1126/science.adt8307