Forschende der Universität Köln beschäftigen sich mit dem Alterungsprozess von Nervenzellen mithilfe des Modellorganismus Caenorhabditis elegans, einem Fadenwurm mit einem einfachen Nervensystem, das aus 302 Neuronen besteht. Dieses System erlaubt es, den Alterungsprozess und die Lebensdauer jeder Nervenzelle präzise zu verfolgen. Die Ergebnisse dieser innovativen Studie wurden in der Fachzeitschrift Nature Aging veröffentlicht.
Leiter der Studie sind Professor Dr. Björn Schumacher und Dr. David Meyer. Sie entwickelten eine Alternsuhr zur Bestimmung des biologischen Alters von Nervenzellen. Diese basiert auf Veränderungen in der Genexpression. Bei den untersuchten jungen Fadenwürmern traten signifikante Unterschiede im Zellalter auf: Einige Neuronen erwiesen sich als „älter“ als die Tiere selbst. Diese frühzeitig alternden Nervenzellen wiesen Anzeichen schnell fortschreitender Degeneration sowie Abbau ihrer Nervenfortsätze auf.
Molekulare Mechanismen der neuronalen Alterung
Ein entscheidender Aspekt der Studie ist die Identifizierung der molekularen Treiber der neuronalen Alterung. Dabei stellte sich heraus, dass eine aktive Proteinbiosynthese den Alterungsprozess beschleunigt. Umgekehrt führte die pharmakologische Hemmung der Proteinbiosynthese zu einem Schutz der schnell alternden Nervenzellen. Dies eröffnet mögliche therapeutische Ansatzpunkte, um die neuronale Gesundheit zu bewahren.
Ein bemerkenswerter Fortschritt in der Forschung ist der Einsatz eines KI-gestützten Ansatzes, der Therapeutika nach ihrer Wirkung auf den neuronalen Alterungsprozess klassifiziert. Zu den neu identifizierten schützenden Molekülen zählen Syringasäure, die in Heidelbeeren und blauen Weintrauben vorkommt, sowie Vanoxerin, ein Dopamin-Wiederaufnahmehemmer. Diese Stoffe ermöglichen es, das Fortschreiten des Alterns in Nervenzellen zu verlangsamen und könnten somit als Grundlage für neue Therapien dienen.
Potential für therapeutische Anwendungen
Im Gegensatz dazu wurden auch Verbindungen identifiziert, die den Alterungsprozess beschleunigen oder neurotoxische Wirkungen haben könnten. Dazu zählen WAY-100635, ein Serotonin-5-HT1A-Rezeptor Antagonist, sowie Resveratrol. Diese Ergebnisse verdeutlichen die Komplexität des Alterungsprozesses und könnten weitreichende Konsequenzen für die Entwicklung von Therapeutika zur Aufrechterhaltung der Hirnfunktion und zur Vorbeugung neurodegenerativer Erkrankungen haben.
Die Forschung zeigt erstmals eindrucksvoll Unterschiede im Alterungsprozess einzelner Nervenzellen auf und stellt somit einen bedeutenden Schritt in der Erforschung der neuronalen Alterung dar. Die Erkenntnisse bieten neue Perspektiven für die Identifikation therapeutischer Substanzen, die die Gesundheit des Nervensystems langfristig sichern können.