Alterung und der Rückgang unseres Geruchssinns

Wenn wir älter werden, verändert sich unser Körper auf verschiedene Arten, die beeinflussen können, wie unsere Organe funktionieren. Ein Bereich, der dabei besonders auffällt, ist unser Geruchssinn, der wichtig ist, um Essen zu finden und Gefahren zu vermeiden. Studien haben gezeigt, dass Probleme mit dem Geruch eine der ersten Anzeichen für Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson sein können.

Forschung mit Fruchtfliegen hat gezeigt, dass die Reaktion auf Gerüche mit dem Alter abnimmt. Dieser Rückgang scheint damit zusammenzuhängen, wie gut bestimmte Teile ihrer Zellen, insbesondere die Mitochondrien (die Kraftwerke der Zelle), funktionieren. Wenn die Mitochondrien in bestimmten Neuronen, die für den Geruch verantwortlich sind, nicht mehr richtig arbeiten, kann das zu Problemen bei der Verarbeitung von Gerüchen im Gehirn führen.

Wenn Mitochondrien nicht richtig funktionieren, aktiviert die Zelle eine Schutzreaktion. Das nennt man die mitochondriale Entfaltung-Proteinreaktion (UPRMT). Diese Reaktion kann durch verschiedene Probleme ausgelöst werden, wie beschädigte Mitochondrien oder einen Mangel an Proteinen, die ihnen helfen würden. Ein bestimmtes Protein, ATFS-1, wird von den Mitochondrien in den Zellkern verschoben, um die nötigen Gene zu aktivieren, die die Mitochondrienfunktion unterstützen können.

#Rolle von Chromatin in der Zellreaktion

Mitochondrien und ihre Reaktionen werden von der Struktur und Modifikation unserer DNA beeinflusst. Die Struktur der DNA wird von Proteinen beeinflusst, die chemische Gruppen hinzufügen oder entfernen können. Eine wichtige Modifikation passiert an einem Protein namens Histon 3, speziell an Position 9, und sie kann erheblichen Einfluss darauf haben, wie Zellen auf Stress reagieren.

Bestimmte Enzyme können chemische Gruppen an Histone anheften, und bei Fruchtfliegen ist ein Protein namens MET-2 bekannt dafür. Wenn dieses Protein aktiv ist, kann es zu Veränderungen in der Expression von Genen kommen, die für die Gesundheit der Mitochondrien verantwortlich sind. Es gibt auch Enzyme, die diese Modifikationen wieder entfernen können, und deren Aktivität ändert sich mit dem Alter.

Forschung hat gezeigt, dass die Gene, die die Levels dieser Modifikationen beeinflussen, sowohl bei Fruchtfliegen als auch bei Mäusen eine Rolle beim Altern spielen und wie gut unsere Zellen auf Stress reagieren können. Wenn Fliegen älter werden, steigt häufig das Level der Modifikation, die nicht vorteilhaft für die Zellgesundheit ist, was darauf hindeutet, dass das mit dem Rückgang der Geruchsleistung im Alter verbunden sein könnte.

#Untersuchung der olfaktorischen Funktion im Alter

Um besser zu verstehen, wie das Altern unseren Geruchssinn beeinflusst, haben Forscher eine Gruppe von Neuronen in Fruchtfliegen untersucht, die olfaktorische Projektionsneuronen (OPNs) genannt werden. Diese Neuronen sind dafür verantwortlich, Geruchssignale zu verarbeiten. Die Forschung beinhaltete die Beobachtung, wie Veränderungen in der Genexpression und die Reaktionen auf Stress diese Neuronen beeinflussten.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass jüngere Fliegen gut auf Stressfaktoren reagierten, die normalerweise die mitochondrialen Schutzmechanismen aktivieren. Ältere Fliegen hingegen zeigten eine reduzierte Fähigkeit, diese Schutzreaktionen zu aktivieren, was scheinbar mit ihrer verringerten Geruchsleistung korrelierte.

Sie entdeckten auch, dass das Manipulieren spezifischer Gene, die für die Schutzreaktion verantwortlich sind, beeinflussen konnte, wie gut die Fliegen riechen konnten. Zum Beispiel hatten einige jüngere Fliegen Probleme, zu riechen, wenn die Gene, die die mitochondriale Reaktion aktivieren, reduziert wurden.

#Epigenetische Veränderungen und Geruchsleistung

Es stellte sich heraus, dass der altersbedingte Rückgang des Geruchssinns mit spezifischen Veränderungen in der Expression von Genen in den OPNs zusammenhängt. Die Forscher waren besonders an der Rolle von dSetdb1 interessiert, einem Protein, das Modifikationen an Histonproteinen hinzufügen kann. Dieser Modifikationsprozess war mit der Aktivierung der Schutzreaktion in alternden Neuronen verbunden.

Als die Forscher die Aktivität von dSetdb1 in älteren Fliegen reduzierten, fanden sie heraus, dass die schädlichen Modifikationen an Histonen abnahmen. Dies führte zu einer Wiederherstellung der Schutzreaktion, die half, die strukturelle Integrität der OPNs zu erhalten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Management der Aktivität von dSetdb1 eine Möglichkeit sein könnte, die Gesundheit der mit dem Geruchssinn verbundenen Neuronen im Alter der Fliegen zu verbessern.

#Neuronen gesund halten durch die Herunterregulierung von DSetdb1

Die Forschung ging weiter, wie die Herunterregulierung von dSetdb1 in OPNs nicht nur die schädlichen Histonmodifikationen reduzierte, sondern auch die Gesundheit der Neuronen verbesserte. Die Forscher konnten zeigen, dass die Mitochondrien in diesen Neuronen besser erhalten blieben, was dem gesünderen Zustand in jüngeren Fliegen ähnelte.

Sie verwendeten Techniken, um die Mitochondrien zu visualisieren und ihre Funktion in alten Fliegen zu bewerten. Die Ergebnisse zeigten, dass das Zielen auf dSetdb1 die Struktur und Funktion der Mitochondrien in OPNs verbesserte. Ausserdem schien die Herunterregulierung dieses Proteins die oxidativen Stresslevels zu senken, die Zellen schädigen können.

#Neuronale Integrität und Altern

Eine weitere Erkenntnis aus der Forschung betraf, wie das Altern die gesamte Integrität der Neuronen beeinflusst. Während die Fruchtfliegen älter werden, nimmt nicht nur ihre Fähigkeit zu riechen ab, sondern auch die Anzahl der Neuronen im olfaktorischen System verringert sich. Dieser Rückgang der Neuronenzahl wurde bei Fliegen, bei denen dSetdb1 herunterreguliert wurde, verhindert.

Die Studie beschäftigte sich auch mit den Axonen der OPNs, die die Teile der Neuronen sind, die mit ihren Zielstrukturen verbunden sind. Bei alten Kontrollfliegen war die Axonstruktur beeinträchtigt, jedoch wurde dieser Rückgang bei Fliegen mit reduzierter dSetdb1-Aktivität verhindert. Die verbesserte Gesundheit sowohl der Neuronen als auch der Axone unterstützt die Idee, dass das Management epigenetischer Faktoren die Gesundheit des Nervensystems im Alter erheblich beeinflussen kann.

#Verständnis der Zukunft der Alternsforschung

Die Erkenntnisse aus dieser Forschung helfen zu verdeutlichen, wie unser Geruchssinn und die strukturelle Integrität unserer Neuronen durch das Altern beeinflusst werden können. Sie hebt die Bedeutung epigenetischer Faktoren hervor, insbesondere wie Proteine wie dSetdb1 die Genexpression als Reaktion auf altersbedingte Veränderungen regulieren.

Diese Mechanismen zu verstehen, bietet nicht nur einen Einblick in die Prozesse des Alterns, sondern öffnet auch Türen für potenzielle Interventionen. Indem spezifische Proteine oder Signalwege angevisiert werden, könnte es möglich sein, einige der negativen Aspekte des Alterns, die mit dem Geruchssinn und anderen sensorischen Funktionen zusammenhängen, zu verlangsamen oder sogar umzukehren.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es noch viel zu erforschen gibt im Bereich der neuronalen Gesundheit, des Geschmacks und der sensorischen Wahrnehmung in Zusammenhang mit dem Altern. Während die Forscher weiter untersuchen, könnten neue Behandlungen entstehen, um unsere Sinne und die allgemeine kognitive Funktion im Alter zu erhalten, indem sie das Wissen darüber nutzen, wie Gene und Proteine innerhalb unserer Zellen interagieren.

#Fazit

Altern bringt erhebliche Herausforderungen für die Systeme unseres Körpers mit sich, besonders für unsere Sinne, wie die Fähigkeit zu riechen. Diese Forschung an Fruchtfliegen hat verdeutlicht, wie die Gesundheit der Mitochondrien, Histonmodifikationen und die Genexpression wichtige Rollen im sensorischen Rückgang im Zusammenhang mit dem Altern spielen.

Bemühungen, die Aktivität der an diesen Prozessen beteiligten Proteine zu steuern, könnten zu Interventionen führen, die die sensorischen Funktionen bewahren und die neuronale Gesundheit im Alter unterstützen. Mit weiterer Forschung gibt es Hoffnung auf die Entwicklung effektiver Strategien, die die Komplexität des Alterns und dessen Auswirkungen auf unsere sensorischen Fähigkeiten angehen.