Op basis van nieuw onderzoek naar hersenkartering, gefinancierd door de National Institutes of Health (NIH), hebben wetenschappers ontdekt dat niet alle celtypen in de hersenen op dezelfde manier verouderen. Onderzoekers ontdekten dat sommige cellen, zoals een kleine groep hormoonregulerende cellen, meer leeftijdsgebonden veranderingen in genetische activiteit kunnen ondergaan dan andere. De resultaten, gepubliceerd in Nature, ondersteunen het idee dat sommige cellen gevoeliger zijn voor het verouderingsproces en verouderingshersenaandoeningen dan andere.
“Veroudering is de belangrijkste risicofactor voor de ziekte van Alzheimer en vele andere verwoestende hersenaandoeningen. Deze resultaten bieden een zeer gedetailleerde kaart voor welke hersencellen het meest worden beïnvloed door veroudering”, aldus Richard J. Hodes, M.D., directeur van het National Institute on Aging van de NIH. “Deze nieuwe kaart kan de manier waarop wetenschappers denken over hoe veroudering de hersenen beïnvloedt fundamenteel veranderen en ook een leidraad bieden voor het ontwikkelen van nieuwe behandelingen voor verouderingsgerelateerde hersenaandoeningen.”
Wetenschappers gebruikten geavanceerde genetische analysetools om individuele cellen in de hersenen van 2 maanden oude “jonge” en 18 maanden oude “bejaarde” muizen te bestuderen. Voor elke leeftijd analyseerden onderzoekers de genetische activiteit van verschillende celtypen in 16 verschillende brede regio’s, die 35% van het totale volume van een muizenbrein uitmaken.
Net als bij eerdere onderzoeken lieten de eerste resultaten een afname zien van de activiteit van genen die verband houden met neuronale circuits. Deze afnames werden gezien in neuronen, de primaire circuitcellen, en in ‘gliale’ cellen, astrocyten en oligodendrocyten genaamd, die neurale signalering kunnen ondersteunen door neurotransmitterniveaus te controleren en zenuwvezels elektrisch te isoleren. Daarentegen verhoogde veroudering de activiteit van genen die verband houden met de immuniteit en ontstekingssystemen van de hersenen, en ook van hersenbloedvatcellen.
Verdere analyse hielp bij het vaststellen welke celtypen het meest gevoelig zijn voor veroudering. De resultaten suggereerden bijvoorbeeld dat veroudering de ontwikkeling van pasgeboren neuronen vermindert die zich in ten minste drie verschillende delen van de hersenen bevinden. Eerdere onderzoeken hebben aangetoond dat sommige van deze pasgeboren neuronen een rol kunnen spelen in het circuit dat sommige vormen van leren en geheugen controleert, terwijl andere muizen kunnen helpen verschillende geuren te herkennen.
De cellen die het meest gevoelig leken te zijn voor veroudering, omringen het derde ventrikel, een belangrijke pijplijn die hersenvocht door de hypothalamus laat stromen. De hypothalamus bevindt zich aan de basis van de hersenen van muizen en produceert hormonen die de basisbehoeften van het lichaam kunnen regelen, waaronder temperatuur, hartslag, slaap, dorst en honger. De resultaten toonden aan dat cellen die het derde ventrikel en aangrenzende neuronen in de hypothalamus bekleden, de grootste veranderingen in genetische activiteit vertoonden met de leeftijd, waaronder toename van immuniteitsgenen en afname van genen die verband houden met neuronale circuits.
De auteurs merkten op dat deze observaties overeenkomen met eerdere onderzoeken bij verschillende dieren die verbanden aantoonden tussen veroudering en lichaamsmetabolisme, waaronder die over hoe intermitterend vasten en andere caloriebeperkende diëten de levensduur kunnen verlengen. Met name de leeftijdsgevoelige neuronen in de hypothalamus staan erom bekend voedings- en energieregulerende hormonen te produceren, terwijl de ventrikelbekledende cellen de doorgang van hormonen en voedingsstoffen tussen de hersenen en het lichaam regelen. Er is meer onderzoek nodig om de biologische mechanismen die aan de bevindingen ten grondslag liggen, te onderzoeken en om te zoeken naar mogelijke verbanden met de menselijke gezondheid.