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Protein im Nabelschnurblut kann das alternde Gehirn wiederherstellen

Nabelschnurblut könnte den Schlüssel zur Wiederherstellung der Lern- und Gedächtnisfähigkeit, die mit zunehmendem Alter abnimmt, finden Forscher an der Stanford University School of Medicine in Kalifornien. Die Versorgung älterer Mäuse mit Injektionen von menschlichem Nabelschnurblut revitalisierte ihre Gehirnfunktion. Die Forscher vermuten, dass ähnliche positive Effekte beim Menschen wahrscheinlich sind.
Die Gehirne älterer Mäuse wirken jünger, wenn sie menschlichem Nabelschnurblut ausgesetzt sind.

Die Forschung, veröffentlicht in Natur, hat das Potenzial, zu neuen Behandlungen für altersbedingte Rückgänge der geistigen Fähigkeiten zu führen.

Altern treibt Veränderungen in der neuronalen und kognitiven Funktion, die Signale zwischen dem Gehirn und anderen Bereichen des Körpers sowie Denken, Verstehen, Lernen und Erinnern beeinflussen. Der Rückgang dieser Fähigkeiten ist mit vielen neurologischen Störungen verbunden.

Eine frühere Studie zeigte, dass, wenn das Plasma von jungen Mäusen - der zellfreie Teil von Blut - in alte Mäuse injiziert wurde, ihre Leistung in Gedächtnis- und Lerntests verbessert wurde.

Die neue Studie zeigt, dass menschliches Plasma auch das Gedächtnis und Lernen älterer Mäuse verbessern kann. Da die biologischen und Verhaltensmerkmale von Mäusen denen des Menschen sehr ähnlich sind, erhöht die Entdeckung die Wahrscheinlichkeit, dass jüngeres Plasma die kognitiven Fähigkeiten älterer Menschen fördert.

Das Team identifizierte speziell ein Protein im Nabelschnurplasma - das im menschlichen Nabelschnurblut reichlich vorhanden ist, aber mit zunehmendem Alter abnimmt -, das den verjüngenden Effekt auf die Gehirnfunktion alter Mäuse nachahmen konnte, ohne dass der Rest des Plasmas injiziert werden musste. Dieses einzelne Protein könnte sich aus der Sicht der Arzneimittelentwicklung als nützlich erweisen.

"Neurowissenschaftler haben es ignoriert und ignorieren es immer noch, aber für mich ist es bemerkenswert, dass etwas in Ihrem Blut die Art, wie Sie denken, beeinflussen kann", sagt Senior Autor der Studie, Tony Wyss-Coray, Ph.D., Professor für Neurologie und Neurowissenschaften sowie ein Senior Research Career Scientist beim Veterans Affairs Palo Alto Health Care System in Kalifornien. Der Hauptautor der Studie war Joseph Castellano, Ph.D., ein Ausbilder für Neurologie und Neurowissenschaften.

Nabelschnurplasma verbesserte die Hippocampusfunktion signifikant

Wyss-Coray, Castellano und Kollegen verglichen Nabelschnüre, Blutplasma von 19- bis 24-Jährigen und Blutplasma von 61- bis 82-Jährigen, um altersbedingte Veränderungen in einer Reihe von Proteinen zu identifizieren.

Die Forscher vermuteten, dass diese altersbedingten Veränderungen eine Auswirkung auf den Hippocampus haben könnten, die Gehirnstruktur, die für die "Umwandlung von Erfahrungen in Langzeitgedächtnis" sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen entscheidend ist. Der Hippocampus ist besonders anfällig für den normalen Alterungsprozess, obwohl die genauen Mechanismen hinter seiner Anfälligkeit weitgehend unbekannt sind.

"Mit zunehmendem Alter degeneriert der Hippocampus, verliert Nervenzellen und schrumpft", erklärt Wyss-Coray. Die Fähigkeit, sich zu erinnern und zu lernen, wird dadurch negativ beeinflusst. Die Verschlechterung des Hippocampus ist auch mit einem frühen Auftreten der Alzheimer-Krankheit verbunden.

Die Forscher untersuchten die Wirkung von altem und jungem menschlichem Blut sowie von jugendlichem menschlichem Blut aus Nabelschnurblut auf die Hippocampusfunktion von Mäusen. Ältere Mäuse erhielten 2 Wochen lang jeden vierten Tag Plasma-Injektionen von älteren Erwachsenen, jüngeren Erwachsenen und menschlicher Nabelschnur.

Menschliches Nabelschnurplasma verbesserte die Hippocampusfunktion signifikant. In der Tat war die Leistung der Mäuse aus der Nabelschnurgruppe stellar verglichen mit der von Mäusen des gleichen Alters, die eine Scheininjektion von Kochsalzlösung im Gegensatz zu Plasma erhielten, nach den Forschern.

Plasma von älteren Erwachsenen hatte keinen Einfluss auf Messungen der Hippocampus-Funktion, und Plasma von jüngeren Erwachsenen verbesserte die Hippocampus-Funktion leicht.

Immunmangel-Mäuse wurden in der Studie verwendet, um zu verhindern, dass die Mäuse negative Immunreaktionen von den wiederholten Injektionen von Humanplasma erfahren. Bevor die Injektionen von Humanplasma begannen, wurden Experimente durchgeführt, um zu zeigen, dass die Integrität, Aktivität und Regenerationsfähigkeit der immundefizienten Mäuse im Alter genauso abnahmen wie in immunkompetenten Mäusen.

Es wurden auch Tests durchgeführt, um zu zeigen, dass jüngere Mäuse bei Gedächtnis- und Lernaufgaben besser abschnitten als ältere Mäuse.

TIMP2 verbesserte die Nervenzellaktivität und stellte den Nistinstinkt bei Mäusen wieder her

Die Forscher wollten den Faktor im Nabelschnurblut isolieren, der die alten Gehirne jünger wirken ließ. Um dies zu tun, bewertete das Team Plasma-Protein-Spiegel bei Menschen und Mäusen aus verschiedenen Altersgruppen. Sie suchten nach Proteinen, die Menschen und Mäuse gemeinsam haben und deren Pegel ähnlich schwanken, je älter sie werden.

Ein Protein, der so genannte Gewebeinhibitor von Metalloproteasen 2 (TIMP2), wurde identifiziert, der die Nervenzellaktivität im Gehirn in einem Laborexperiment erhöhte.

Wenn TIMP2 selbst in ältere Mäuse injiziert wurde, replizierte das Protein die positiven Wirkungen des Nabelschnurplasmas. Außerdem wurde der Nistinstinkt der Mäuse wiederhergestellt, der normalerweise im Alter verloren ging.

Ältere Mäuse, denen Nabelschnurplasma ohne TIMP2 verabreicht wurde, zeigten keine wertvolle Änderung beim Lernen und Gedächtnis. In ähnlicher Weise erfuhren jüngere Mäuse, denen TIMP2-neutralisierende Antikörper verabreicht wurden, eine signifikante Abnahme ihrer Fähigkeit, in Speichertests gut zu funktionieren.

"Die Effekte von TIMP2 im Gehirn wurden ein wenig untersucht, aber nicht viel und nicht im Altern. In unserer Studie hat es die Gedächtnis- und Lerneffekte nachgeahmt, die wir mit Nabelschnurplasma erhielten. Und es scheint, dass es die Hippocampusfunktion verbessert."

Joseph Castellano, Ph.D.

"Zusammen argumentieren unsere Ergebnisse, dass systemische Faktoren, die früh im Leben vorhanden sind, für die Revitalisierung von gealtertem Gewebe nützlich sein können und dass TIMP2, ein während der Entwicklung angereichertes Protein, einen solchen restaurativen Faktor für den gealterten Hippocampus darstellt", schlussfolgern die Autoren.

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