Auswirkung von gesteigerter kognitiver und körperlicher Aktivität auf den Neuronenverlust

Projektdetails:

Thematik: Klinische Forschung, Sonstige, Diagnostik
Förderstatus: abgeschlossen
Art der Förderung: Standard Projekt
Institution: Universität Göttingen Klinik für Psychiatrie, Molekulare Psychiatrie
Projektleiter: Dr. Oliver Wirths
Laufzeit: 01. November 2008 - 31. Oktober 2010
Fördersumme: 71.875,00 Euro
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Projektbeschreibung

Die Alzheimer-Krankheit stellt die häufigste Ursache für eine Demenz bei älteren Menschen dar. Sie ist gekennzeichnet durch die Ablagerung seniler Plaques, Neurofibrillenbündel, kognitive Defizite und den Verlust von Nervenzellen. Kürzlich wurde gezeigt, dass eine gesteigerte kognitive und körperliche Aktivität im mittleren Lebensabschnitt einen vorbeugenden Effekt gegen die Alzheimer-Demenz (AD) im späteren Lebensalter haben könnte. In trans­genen AD-Mausmodellen wurde nachgewiesen, dass schon drei Wochen verstärkte körperliche Aktivität eine positive Wirkung zeigten, länger andauernde, kombinierte Übungen aber noch wirkungsvoller zu sein scheinen. Das wich­tigste Ergebnis dieser Studien ist die Verbesserung der kognitiven Leistung, allerdings spiegeln die bisher verwendeten Modelle jedoch den Neuronenverlust, eines der wich­tigsten Kennzeichen der AD, nicht wider.

Dr. Oliver Wirths von der Universität Göttingen will ein kürzlich entwickeltes Mausmodell verwenden, das bereits im Alter von 6 Monaten einen deutlichen Neuronenverlust zeigt, der von einer Degeneration der Nervenfasern und einer motorischen Beeinträch­tigung begleitet wird. Ziel der Studie ist es festzustellen, ob durch gesteigerte kognitive und körperliche Aktivität der Neuronenverlust in frühen Stadien verhindert werden kann und sich die kognitiven und motorischen Funktionen stabili­sieren lassen. Ferner soll untersucht werden, ob die fortschreitende Degeneration in einer Gruppe gealterter Mäuse stabilisiert werden kann, wenn die pathologischen Veränderungen bereits ein­gesetzt haben.

Abschlussbericht

In früheren Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass eine gesteigerte körperliche Aktivität eine Verbesserung kognitiver Leistungen in Mausmodellen der Alzheimer-Demenz (AD) herbeiführen kann. Die bisher für derartige Untersuchungen verwendeten Tiermodelle spiegeln allerdings den bei der AD charakteristischen Nervenzellverlust nicht wider.

In diesem Forschungsprojekt wurde der Einfluss gesteigerter körperlicher und kognitiver Aktivität in einem Modell untersucht, dass sich durch einen frühen Nervenzellverlust, eine Degeneration von Nervenfasern und motorische Beeinträchtigung auszeichnet. Dazu wurden junge transgene Alzheimer-Mäuse und Kontrolltiere in Standard- oder größeren, mit einem Laufrad und diversen Materialien ausgestatteten, Käfigen für die Dauer von 4 Monaten gehalten. Anschließend wurden umfangreiche Verhaltensexperimente durchgeführt, in denen motorische Beeinträchtigung, Angstverhalten und Arbeitsgedächtnis untersucht wurden.

Überraschenderweise konnte lediglich in einem der motorischen Tests eine Verbesserung nachgewiesen werden, während die meisten motorischen Defizite, sowie gesteigertes Angstverhalten und Störungen des Arbeitsgedächtnisses nicht durch die geänderten Haltungsbedingungen beeinflusst wurden.

Neuropathologische Veränderungen in Form von Amyloid-Plaques, intrazellulären Ab-Akkumulationen, Degeneration von Nervenfasern, altersabhängigem Nervenzellverlust, sowie der Neubildung von Nervenzellen (Neurogenese) im Hippokampus blieben ebenfalls unverändert. Da das in diesem Projekt verwendete Tiermodell eher eine mittelschwere bis schwere Alzheimer-Demenz widerspiegelt, legen die Ergebnisse im Kontext der bestehenden Literatur nahe, dass gesteigerte körperliche und geistige Aktivität eher als prophylaktische Strategie erfolgversprechend sein kann.

Wissenschaftliche Publikationen auf Basis des geförderten Projekts

Cotel, M.C., Jawhar, S., Christensen, D.Z., Bayer, T.A., Wirths, O. (2012). Environmental enrichment fails to rescue working memory deficits, neuron loss, and neurogenesis in APP/PS1KI mice. Neurobiology of Aging, 33(1):96-107.

Jawhar, S., Trawicka, A., Jenneckens, C., Bayer, T.A., Wirths, O. (2012). Motor deficits, neuron loss, and reduced anxiety coinciding with axonal degeneration and intraneuronal Abeta aggregation in the 5XFAD mouse model of Alzheimer's disease. Neurobiology of Aging, 33(1):196.

Christensen, D.Z., Schneider-Axmann, T., Lucassen, P.J., Bayer, T.A., Wirths, O. (2010). Accumulation of intraneuronal Aβ correlates with ApoE4 genotype. Acta Neuropathologica, 119(5):555-66.

Wirths, O., Bayer, T.A. (2010). Neuron loss in transgenic mouse models of Alzheimer's disease. International Journal of Alzheimer’s Disease, Volume 2010, Article ID 723782, 6 pages.

Breyhan, H., Wirths, O., Duan, K., Marcello, A., Rettig, J., Bayer, T.A. ( 2009). APP/PS1KI bigenic mice develop early synaptic deficits and hippocampus atrophy. Acta Neuropathologica, 117:677-685.

Christensen, D.Z., Bayer, T.A., Wirths, O. (2009). Formic acid is essential for immunohistochemical detection of aggregated intraneuronal Ab peptides in mouse models of Alzheimer’s disease. Brain Research, 1301:116-125.

Wirths, O., Breyhan, H., Cynis, H., Schilling, S., Demuth, H.U., Bayer, T.A. (2009). Intraneuronal pyroglutamate-Abeta 3-42 triggers neurodegeneration and lethal neurological deficits in a transgenic mouse model. Acta Neuropathologica, 118:487-496.


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