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Darmmikrobiom zeigt bereits bei jungen Menschen, wie das Gehirn altern wird
Frühe Alterszeichen im Gehirn: Schon bei jungen und mittelalten Erwachsenen unterscheiden sich funktionelle Hirnnetzwerke so, dass ein rechnerisches Gehirnalter höher oder niedriger ausfällt. Eine Studie verbindet ein höheres Gehirnalter mit schwächerer Arbeitsgedächtnis- und Exekutivleistung, mehr Depressionssymptomen sowie bestimmten Darmbakterien und Stoffwechselprodukten. Ursache und Wirkung bleiben dabei offen.
Los Angeles (U.S.A.). Alterungsprozesse im Gehirn beginnen nicht erst im hohen Alter. Mit funktioneller Magnetresonanztomografie lässt sich aus der Kommunikation zwischen Hirnregionen abschätzen, welchem Alter ein Gehirn ähnelt. Weicht dieses geschätzte Alter vom tatsächlichen Lebensalter ab, kann dies Hinweise auf individuelle Unterschiede der Gehirngesundheit liefern.
Bisher stammen viele solcher Untersuchungen jedoch von älteren Menschen oder Patienten mit neurologischen Erkrankungen. Weniger klar war, ob sich ein erhöhtes rechnerisches Gehirnalter schon bei jüngeren, weitgehend gesunden Erwachsenen mit Denken und Stimmung verbindet. Ebenso offen war, ob dabei biologische Signaturen außerhalb des Gehirns eine Rolle spielen.
Forscher der University of California, Los Angeles (UCLA) um Kanhao Zhao haben nun Ruhezustands-Hirnscans aus drei Gruppen mit insgesamt 1.462 Erwachsenen zwischen 18 und 65 Jahren ausgewertet. Aus den funktionellen Verbindungen zwischen 100 Hirnregionen trainierte das Team ein Modell, das das chronologische Alter vorhersagt. Die altersbereinigte Abweichung zwischen geschätztem und tatsächlichem Alter bezeichneten die Wissenschaftler als Brain Ageing Index, kurz BAI.
Das vorhergesagte Gehirnalter hing in allen drei Gruppen deutlich mit dem tatsächlichen Alter zusammen. Ein höherer BAI ging zugleich mit charakteristischen Verbindungsmustern unter anderem im Precuneus, im hinteren Gyrus cinguli und in medialen Stirnhirnregionen einher. Besonders konsistent waren Zusammenhänge mit schwächerem Arbeitsgedächtnis und geringerer Exekutivleistung sowie mit mehr Depressionssymptomen.
„Die Alterung des Gehirns beginnt nicht plötzlich, wenn wir älter werden, doch die biologischen Signale könnten Jahrzehnte früher nachweisbar sein“, erklärt Dr. Arpana Church von der University of California, Los Angeles (UCLA).
Für eine Teilgruppe der unabhängigen Kohorte verknüpften die Forscher den BAI zusätzlich mit Daten aus Stuhlproben. In die gemeinsame Analyse von Darmmikrobiom und Stoffwechselprofil gingen 182 Personen ein. Ein höherer BAI war dabei unter anderem mit Bakterien aus Gruppen wie Clostridium und Collinsella sowie mit bestimmten Stoffwechselprodukten verbunden.
Zu den positiv mit einem höheren BAI verknüpften Molekülen gehörten einige Ceramide, 24-Hydroxycholesterin und Dicarbonsäuren. Estetrol zeigte dagegen eine inverse Beziehung. Die angereicherten Stoffwechselwege verwiesen unter anderem auf Immunprozesse, Gefäßfunktionen, synaptische Signalübertragung und den mitochondrialen Energiestoffwechsel. Diese Muster sind Assoziationen und belegen nicht, dass Darmbakterien die Gehirnalterung verursachen.
„Indem wir diese frühen Veränderungen im Gehirn mit dem Darmmikrobiom und seinen Stoffwechselprodukten verknüpfen, beginnen wir Wege zu identifizieren, die uns letztlich helfen könnten zu verstehen, wer gefährdet sein könnte und, ebenso wichtig, wo wir eingreifen könnten, um eine gesündere Alterung des Gehirns zu unterstützen. Das öffnet letztlich die Tür zur Frage, ob eine gezielte Unterstützung der Darmgesundheit eines Tages eine gesündere Alterung des Gehirns fördern könnte“, sagt Church.
Die Ergebnisse erweitern die Forschung zum Gehirnalter auf eine Lebensphase, in der noch keine typischen altersbedingten Erkrankungen vorliegen müssen. Zugleich bleibt die praktische Bedeutung begrenzt. Die Zusammenhänge zwischen BAI, Denken und Stimmung waren zwar in mehreren Gruppen reproduzierbar, ihre Effektstärken waren jedoch eher klein.