Katzengehirne altern wie menschliche Gehirne – Ein Schlüssel zum Verständnis kognitiven Verfalls
Um die Geheimnisse des menschlichen Alterns zu entschlüsseln, sollten Forscher möglicherweise lieber auf die Katze schauen, die auf ihrer Couch döst, als auf eine Laborratte.
Bei älteren Katzen zeigen die Gehirne Zeichen von Atrophie und kognitivem Rückgang, die viel eher den Veränderungen entsprechen, die bei älteren Menschen zu beobachten sind, als die Veränderungen im Gehirn von älter werdenden Mäusen. Diese Erkenntnisse wurden letzten Monat auf der Lake Conference on Comparative and Evolutionary Neurobiology in der Nähe von Seattle, Washington, vorgestellt.
Die Ergebnisse sind Teil eines umfangreichen Projekts mit dem Namen Translating Time, das die Gehirnentwicklung von über 150 Säugetierarten vergleicht und nun erweitert wird, um Daten über das Altern einzubeziehen. Die Hoffnung ist, dass diese Daten den Forschern helfen, die Ursachen altersbedingter Krankheiten, insbesondere solcher, die das Gehirn betreffen, wie Alzheimer, zu entschlüsseln.
„Um Herausforderungen in der Humanmedizin zu begegnen, müssen wir aus einer Vielzahl von Modellsystemen schöpfen“, sagt Christine Charvet, eine vergleichende Neurowissenschaftlerin am Auburn University College of Veterinary Medicine in Alabama, die die Arbeit präsentierte. „Katzen, Lemuren, Mäuse sind alle nützlich. Wir sollten unsere Bemühungen nicht auf eines konzentrieren.“
Alter in Hundefris Jahren
Das Translating Time-Projekt begann in den 1990er Jahren als Werkzeug für Entwicklungsbiologen.1 Die Wissenschaftler des Projekts sammelten Daten darüber, wie lange das Gehirn benötigt, um verschiedene Entwicklungsmeilensteine in einer Vielzahl von Säugetieren zu erreichen, und verwendeten diese Daten, um die relative Entwicklung zweier Arten über die Zeit zu grafisch darzustellen. Dies kann Forschern helfen, Beobachtungen der Tierentwicklung mit dem entsprechenden menschlichen Alter zu verknüpfen.
Im Laufe der Jahre haben Forscher Charvet jedoch immer wieder gefragt, ob sie die Datenbank nicht auch auf die Veränderungen des Gehirns mit dem Altern der Tiere ausdehnen könnte.
Wissenschaftler waren lange frustriert über die Einschränkungen der standardmäßigen Labormodelle, wenn es darum geht, das menschliche Altern und dessen Auswirkungen auf das einzigartige menschliche Gehirn zu verstehen. Mäuse leben nur wenige Jahre – nicht lange genug, um viel der Schäden anzusammeln, die als Ursache für einige neurodegenerative Erkrankungen beim Menschen angesehen werden. Zudem könnten Mäuse Mechanismen besitzen, die Menschen fehlen, um Ablagerungen von fehlgefalteten Proteinen, die als Plaques bekannt sind und ein Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit darstellen, zu beseitigen, sagt Melissa Edler, eine vergleichende Neurobiologin an der Kent State University in Ohio.
Die evolutionäre Diskrepanz zwischen Mäusen und Menschen könnte ein Grund dafür sein, warum die Bemühungen, Therapien zur Behandlung der Krankheit zu entwickeln, oft gescheitert sind, sagt Elaine Guevara, die evolutionäre Genetik bei Primaten an der Duke University in Durham, North Carolina, untersucht. „Mäuse entwickeln nicht die klassischen Merkmale der Alzheimer-Krankheit“, sagt sie. „Ihre Gehirne sind ganz anders als unsere.“
Unsere Haustiere, wir selbst
Begleittiere könnten eine alternative Lösung sein. Sie leben länger als Mäuse, teilen sich die Umgebung mit ihren Besitzern und sind anfällig für menschliche Krankheiten, einschließlich Fettleibigkeit und Diabetes. Das Dog Aging Project, das von Forschern der University of Washington in Seattle und der Texas A&M University in College Station durchgeführt wird, verfolgt Zehntausende von Begleithunden, um mehr darüber zu erfahren, wie ihre Genetik, der Lebensstil und die Umwelt das Altern beeinflussen.
Doch Jahrhunderte der Zucht haben das Altern und die Erkrankungen bei Hunden beeinflusst, sagt Charvet. Katzen leben oft etwas länger als Hunde, fügt sie hinzu, und sind im Allgemeinen nicht so stark auf bestimmte Eigenschaften in gezüchtet – einige davon erhöhen auch das Krankheitsrisiko.
Deshalb haben Charvet und ihre Kollegen begonnen, Daten aus Tierarztpraxen und Zoos zu sammeln und eine Initiative namens Catage Project ins Leben gerufen, die Katzenbesitzer auffordert, Daten über ihre Haustiere einzureichen.
Bisher haben sie Gesundheitsakten und Ergebnisse von Blutuntersuchungen von Tausenden von Katzen gesammelt und Gehirnscans von mehr als 50 durchgeführt. Mit ihren eigenen Daten und der veröffentlichten Literatur füllt das Team Ereignisse entlang der nichtlinearen Beziehung zwischen Katzen- und Menschenalter aus. Eine einjährige Katze entspricht beispielsweise ungefähr einem 18-jährigen Menschen. Im folgenden Jahr altert eine Katze jedoch nur etwa 4 „menschliche Jahre“ und erreicht eine Reife, die ungefähr der eines 22-jährigen Menschen entspricht.
Mit 15 Jahren ist eine Katze in Menschenjahren ein Achtziger. Einige Katzen erfahren bis dahin einen kognitiven Rückgang, und die vom Team gesammelten Gehirnscans zeigen Veränderungen des Hirnvolumens bei älteren Katzen, die den Veränderungen bei älteren Menschen ähneln, sagt Charvet. Frühere Arbeiten haben auch gezeigt, dass Katzen Plaques und Fäden abnormaler Proteine ansammeln können, die denjenigen ähneln, die die Alzheimerkrankheit beim Menschen kennzeichnen.
Vielfältige Modelle
Letztendlich könnten Forscher eine Vielzahl von Modellsystemen für verschiedene Aspekte des Alterns und der Neurodegeneration entwickeln, sagt Edler. Obwohl Mäuse für einige Aspekte des menschlichen Alterns schlechte Modelle sind, werden sie dennoch wertvoll sein, da es für Forscher so einfach ist, genetische Experimente mit den Nagetieren durchzuführen, sagt sie.
Andere Tiere, wie Katzen oder bestimmte nichtmenschliche Primaten, könnten bessere Modelle für andere Aspekte des Gehirnalterns sein. Caleb Finch, der die Evolution der Lebensgeschichte an der University of Southern California in Los Angeles untersucht, plädiert für eine intensivere Untersuchung von nackten Maulwürfen, die überraschend lange für kleine Nagetiere leben und sehr geringe Krebsraten aufweisen.
„Katzen sind nützlich“, sagt Charvet. „Aber sie werden nur bis zu einem gewissen Punkt nützlich sein. Auch andere Modellsysteme sind notwendig.“
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Finlay, B. L. & Darlington, R. B. Science 268, 1578–1584 (1995).
