Nasenspray reduziert Gehirnentzündung und stellt Gedächtnisfunktion bei Mäusen wieder her

Wissenschaftler haben ein Nasenspray entwickelt, das Entzündungen im Gehirn verringert und bei Mäusen verlorene Gedächtnisfunktionen wiederherstellt.

Das Forschungsteam der Texas A&M University, das hinter der Entwicklung steht, geht davon aus, dass sich mit weiterer Forschung und Entwicklung ähnliche Ergebnisse auch beim Menschen erzielen lassen könnten.

Nasenspray gegen Neuroinflammaging im alternden Gehirn

Das Spray richtet sich gegen „Neuroinflammaging“ – kleine Bereiche chronischen Stresses im alternden Gehirn. Dieses Phänomen wird mit dem altersbedingten Rückgang kognitiver Fähigkeiten in Verbindung gebracht und soll bei neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer eine Rolle spielen. Die Forschenden vergleichen Neuroinflammaging mit Teilen eines Motors, die dauerhaft überhitzen.

In den Mausmodellen wurden diese Entzündungsherde mit Millionen mikroskopisch kleiner biologischer Bläschen behandelt. Diese als extrazelluläre Vesikel (EVs) bekannten Bläschen enthalten Proteine und genetische Anweisungen und werden aus menschlichen Stammzellen gewonnen.

Die Mäuse waren 18 Monate alt. In Mausstudien gilt dieses Alter üblicherweise als höheres Erwachsenenalter und entspricht in etwa Menschen im Alter von Ende 50 bis Ende 60.

„Während wir diese Therapie weiterentwickeln und skalieren, könnte ein einfaches Nasenspray mit zwei Dosen eines Tages invasive, riskante Eingriffe oder möglicherweise sogar eine monatelange Medikamenteneinnahme ersetzen“, sagt der Neurowissenschaftler Ashok Shetty.

„Es ist universell. Die Behandlungsergebnisse waren bei beiden Geschlechtern beständig und ähnlich.“

Extrazelluläre Vesikel erreichen den Hippocampus

Die Wissenschaftler wollten sich auf die Mikroglia konzentrieren, also die Immunzellen des Gehirns, und zwar im Hippocampus. In dieser für Gedächtnis und Lernen entscheidenden Hirnregion tritt erhebliche Neuroinflammation auf.

Der Einsatz gesunder Stammzellen, die wachsen und sich zu anderen Zelltypen entwickeln können, wird derzeit wegen seines therapeutischen Potenzials breit erforscht. Zudem ist bereits belegt, dass Nebenprodukte von Stammzellen wie EVs einen Großteil der positiven Wirkung übernehmen können und sich zugleich sicherer in den Körper einbringen lassen.

In der Studie erhielten 18 Monate alte männliche und weibliche Mäuse zwei intranasale Dosen im Abstand von zwei Wochen.

Die Verabreichung über die Nase könnte dazu beitragen, dass die EVs das Gehirn unmittelbarer erreichen, ohne invasive chirurgische Eingriffe erforderlich zu machen. Nach Angaben der Forschenden wurden sie zudem rasch aufgenommen.

Nach den zwei Dosen erzielten die behandelten Tiere bei Aufgaben zur Objekterkennung und zum räumlichen Gedächtnis bessere Ergebnisse als die Kontrollmäuse. Weitere biochemische Untersuchungen des Hippocampus deuteten darauf hin, dass die Behandlung die angestrebten Auswirkungen auf die Gehirnentzündung hatte.

MikroRNAs sollen Gedächtnis und Energiehaushalt unterstützen

Die EVs enthalten MikroRNAs, winzige Abschnitte genetischen Codes, welche die Genexpression regulieren. Wenn diese MikroRNAs freigesetzt werden, programmieren sie Gehirnzellen so um, dass ein Teil der Alarmsignale, die Neuroinflammaging antrereiben, abgeschaltet oder abgeschwächt wird.

Bei alternden Mäusen konnten die Mikroglia dadurch in einen normaleren Zustand zurückkehren. Das betraf auch die Art, wie die Mitochondrien – die Energielieferanten der Zellen – Energie verwalteten.

„MikroRNAs wirken wie übergeordnete Regulatoren. Sie helfen dabei, viele Gen- und Signalwege im Gehirn zu modulieren und zu regulieren“, erklärt die Neurowissenschaftlerin Madhu Leelavathi Narayana.

„Wir geben Neuronen ihre Energie zurück, indem wir oxidativen Stress verringern und die Mitochondrien des Gehirns reaktivieren.“

Allein in den USA könnte die Zahl neuer Demenzfälle bis 2060 auf eine Million pro Jahr steigen und damit das heutige Niveau verdoppeln. Die Studie weist auf einen möglichen neuen Ansatz hin, altersbedingte Neuroinflammation zu reduzieren, die Demenz auslösen kann.

Andere Tierstudien haben darauf hingedeutet, dass verwandte EV-Therapien auch die Erholung nach einem Schlaganfall oder einer Hirnverletzung unterstützen könnten.

Um festzustellen, ob sie Erkrankungen wie leichte kognitive Beeinträchtigungen behandeln können, sind Studien am Menschen erforderlich. Die ersten Hinweise sind jedoch vielversprechend.

Die Ergebnisse fügen sich in eine wachsende Zahl von Forschungsarbeiten dazu ein, wie Menschen gesünder altern können – mit weniger biologischem Verschleiß, den die zunehmenden Jahre normalerweise mit sich bringen.

„Altersbedingte Gehirnerkrankungen wie Demenz sind weltweit ein großes Gesundheitsproblem“, sagt Shetty.

„Unser Ziel ist erfolgreiches Altern des Gehirns: Menschen sollen aktiv, aufmerksam und verbunden bleiben. Es geht nicht nur darum, länger zu leben, sondern klüger und gesünder zu leben.“

Die Forschungsergebnisse wurden im Journal of Extracellular Vesicles veröffentlicht.