Schlüsselproteine für Gehirnalterung identifiziert

Proteom-Analysen bieten die Möglichkeit, charakteristische Biomarker zu identifizieren, mit deren Hilfe grundlegende biologische Prozesse über eine Zeitachse beobachtet werden können. Diesen Ansatz wählte ein Forscherteam um Dr. Wei-Shi Liu vom Department of Neurology and National Center for Neurological Diseases am Huashan Hospital der Fudan University in Shanghai, China, um Veränderungen während der Hirnalterung zu untersuchen. Die Ergebnisse ihrer Arbeit publizierten die Forschenden jetzt in dem Fachjournal »Nature aging«.

Zunächst analysierten die Forschenden Aufnahmen von 10.949 gesunden Erwachsenen, die durch multimodale Gehirn-Magnetresonanztomographie (MRT) erhalten wurden. Mithilfe maschineller Lernmodelle bestimmten sie dann anhand der Bilddaten die sogenannten Alterslücke des Gehirns (Brain Age Gap, BAG). Darunter versteht man die Abweichung zwischen dem vorhergesagten Gehirnalter und dem tatsächlichen (chronologischen) Alter. Diese Abweichung kann als Marker für die Hirnalterung dienen.

Mithilfe spezieller Regressionsmodelle identifizierten die Forschenden 1705 bildgebungsbasierte Phänotypen (IDP), die dazu verwendet wurden, um möglichst präzise das Hirnalter zu schätzen. Aus dem von den Forschenden entwickelten Modell ließ sich das Gehirnalter mit einem mittleren absoluten Fehler von 2,76 für alle in die Analyse eingeschlossenen Personen ermitteln, wobei auch geschlechtsspezifische Unterschiede festgestellt wurden.

In einem zweiten Schritt untersuchte das Team um Liu, welche Proteine bei der Hirnalterung eine Rolle spielen. Hierzu bestimmte es zunächst das Proteom (die Gesamtheit aller Proteine) im Blut einer Gruppe von Probanden. Bei einer Assoziationsanalyse von 2922 Proteinen von 4696 Studienteilnehmern identifizierten die Forschenden dann 13 Proteine, die signifikant mit der Alterslücke des Gehirns assoziiert sind. Diese Proteine könnten an der Stressreaktion, an Regenerations- und an Entzündungsprozessen im Gehirn beteiligt sein. Ebenfalls sind diese Proteine signifikant mit Demenz, Schlaganfall und Bewegungsfunktionen assoziiert, berichtet das Team.