Das Gehirn ist besser geschützt als die meisten anderen Organe des Körpers. Eine seiner wichtigsten Schutzvorrichtungen ist die Blut-Hirn-Schranke.

Sie verhindert, dass viele Zellen und Substanzen aus dem Blutkreislauf in das Gehirngewebe gelangen.

Deshalb fragen sich Wissenschaftler schon seit Langem, woher die Mikroglia – die spezialisierten Immunzellen des Gehirns – beim Menschen stammen. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass mit zunehmendem Alter ein erheblicher Teil dieser Zellen außerhalb des Gehirns entstehen könnte.

Die Ergebnisse zeigen, dass im Knochenmark gebildete Immunzellen in das alternde Gehirn gelangen und Teil seines Immunsystems werden können.

Woher stammen die Zellen?

Die meisten Immunzellen entstehen aus Stammzellen im Knochenmark. Mit zunehmendem Alter sammeln diese Stammzellen nach und nach einzigartige Mutationen an. Die genetischen Veränderungen werden anschließend an die Blut- und Immunzellen weitergegeben, die aus ihnen entstehen.

In manchen Fällen beginnen bestimmte mutierte Stammzellen, sich schneller zu vermehren als andere. Dieser Prozess wird als klonale Hämatopoese bezeichnet.

Die Forscher nutzten diese natürlich auftretenden Mutationen als biologische Marker. Wenn Zellen im Blut und im Gehirn dieselben seltenen Mutationen aufwiesen, lag die Vermutung nahe, dass beide Zellgruppen aus derselben Stammzelle im Knochenmark hervorgegangen waren.

Was die Forscher entdeckten

Das Team untersuchte nach dem Tod entnommenes Gehirngewebe von 20 älteren Erwachsenen. In jedem Fall fanden die Forscher Gehirnzellen, die dieselben Mutationen aufwiesen wie die zuvor in den Blutzellen der jeweiligen Personen identifizierten Veränderungen.

Das liefert starke Hinweise darauf, dass im Knochenmark gebildete Zellen in das menschliche Gehirn gelangen können. Die Zellen ähnelten in mehreren wichtigen Eigenschaften den Mikroglia und machten einen beträchtlichen Anteil der im Gehirngewebe vorhandenen Immunzellen aus.

Bei älteren Menschen schien der Anteil dieser aus dem Knochenmark stammenden Zellen höher zu sein als bei jüngeren.

Das deutet darauf hin, dass der Zustrom peripherer Immunzellen ins Gehirn im Laufe des Lebens allmählich zunehmen könnte.

Eine Transplantation liefert weitere Hinweise

Die Forscher untersuchten außerdem Gewebe eines Menschen, der zuvor eine Knochenmarktransplantation erhalten hatte. Mikroglia-ähnliche Zellen im Gehirn trugen dieselben genetischen Marker wie die transplantierten Knochenmarkzellen.

Dieses Ergebnis stützt zusätzlich die Annahme, dass Immunzellen, die außerhalb des Gehirns entstehen, sich schließlich dort dauerhaft etablieren können.

Laut der Studienleiterin Julia Belk deutet die Forschung auf einen deutlich stärkeren Zustrom blutbildender Immunzellen in das alternde menschliche Gehirn hin, als Wissenschaftler bisher angenommen hatten.

Sie wies außerdem darauf hin, dass diese Entdeckung langfristig neue Möglichkeiten eröffnen könnte, periphere Immunzellen gezielt zu verändern und als Transportmittel für Wirkstoffe ins Gehirn einzusetzen.

Ein möglicher Zusammenhang mit Alzheimer

Nachdem bestätigt worden war, dass aus dem Knochenmark stammende Zellen zur Immunzellpopulation des Gehirns beitragen, untersuchten die Forscher, ob klonale Hämatopoese mit dem Risiko für Alzheimer verbunden ist.

Dafür analysierten sie genetische Daten von Zehntausenden Menschen. Überraschenderweise waren die meisten Formen der klonalen Hämatopoese mit einem geringeren Alzheimer-Risiko verbunden.

Das bedeutet jedoch nicht, dass klonale Hämatopoese direkt vor der Erkrankung schützt. Verschiedene Mutationen und Zellpopulationen können sehr unterschiedliche Auswirkungen haben, und der Zusammenhang muss noch genauer untersucht werden.

Derzeit handelt es sich lediglich um einen statistischen Zusammenhang, nicht um einen nachgewiesenen Ursache-Wirkungs-Zusammenhang.

Warum das für die Behandlung wichtig sein könnte

Die Blut-Hirn-Schranke ist entscheidend für den Schutz des Gehirns, stellt gleichzeitig aber ein großes Hindernis für die Medizin dar. Viele potenziell nützliche Wirkstoffe können das Gehirngewebe nicht ohne Weiteres erreichen.

Wenn aus dem Knochenmark stammende Immunzellen natürlicherweise ins Gehirn gelangen, könnten Forscher diesen Weg eines Tages therapeutisch nutzen.

Beispielsweise könnten Immunzellen außerhalb des Gehirns gezielt verändert werden, sodass sie nützliche Moleküle transportieren und anschließend in Bereiche des Gehirns bringen, die auf anderem Weg nur schwer erreichbar sind.

Ein neues Bild vom alternden Gehirn

Jahrelang galten Mikroglia weitgehend als eigenständige Zellpopulation, die während des gesamten Lebens innerhalb des Gehirns erhalten bleibt. Die neue Studie zeichnet für den Menschen ein dynamischeres Bild.

Mit zunehmendem Alter könnte das Immunsystem des Gehirns zunehmend auch Zellen umfassen, die ursprünglich an einem anderen Ort im Körper entstanden sind.

Die übergeordnete Erkenntnis ist, dass das alternde Gehirn möglicherweise viel stärker mit dem peripheren Immunsystem des Körpers verbunden ist als bisher angenommen.

Ein besseres Verständnis dieser Verbindung könnte neue Erkenntnisse über die normale Alterung des Gehirns liefern und langfristig dabei helfen, neue Behandlungsansätze für neurologische und neurodegenerative Erkrankungen zu entwickeln.