Das alternde Gehirn ist kein geschlossenes System: Blut-Immunzellen strömen ein und werden zu Mikroglia

Jahrzehntelang behandelten Neurowissenschaftler das Gehirn als immunologisch "geschlossenes System": Seine spezialisierten Abwehrzellen, die Mikroglia, galten als bereits vor der Geburt angelegt und lebenslang selbsterhaltend. Eine neue, in Nature veröffentlichte Stanford-Studie stellt dieses Bild auf den Kopf.

Forschende der Stanford Medicine fanden heraus, dass ab dem mittleren Alter große Mengen von Immunzellen aus dem Blutkreislauf ins menschliche Gehirn einwandern — und sich dort in Mikroglia verwandeln, wo sie ihren Platz in der einheimischen Immunpopulation des Gehirns einnehmen.

"Wir denken normalerweise, das Gehirn sei ein geschlossenes System", sagte Julia Belk, Postdoktorandin in Pathologie und Erstautorin der Studie. "Was wir herausgefunden haben, ist, dass tatsächlich viele Immunzellen während des Alterns ins menschliche Gehirn gelangen."

Die Entdeckung wuchs aus einem früheren Befund: Menschen mit bestimmten mutierten Blutstammzell-Klonen — ein Zustand namens klonale Hämatopoese — entwickelten deutlich seltener Alzheimer. Das warf eine ketzerische Frage auf: Könnten Immunzellen aus dem Blut tatsächlich mit dem Gehirn interagieren?

Um das zu klären, verglichen Belk, die Seniorautoren Siddhartha Jaiswal und Howard Chang sowie Kolleginnen und Kollegen Immunzellen aus gepaarten Blut- und postmortalen Gehirnproben, gesammelt in Stanford und im Alzheimer's Disease Sequencing Project der University of Washington. Da sich Immunzellen ständig teilen, verfolgte das Team ihre Stammbäume über natürlich angesammelte DNA-Mutationen als gemeinsame Herkunftsmarker — "gewissermaßen wie ein Abstammungsdienst für Verbraucher", wie Jaiswal es formulierte.

Übereinstimmende Mutationen in Blut- und Gehirnzellen bestätigten, dass periphere Immunzellen ins Gehirn gelangt waren. Der Prozess scheint einzigartig beim Menschen zu sein: Bei Mäusen oder nichtmenschlichen Primaten fanden die Forschenden keine Belege dafür.

Über die Neufassung der Lehrbuchsicht der Hirnimmunität hinaus deutet die Arbeit auf neue therapeutische Möglichkeiten. Wenn Immunzellen aus dem Blut das Gehirn erreichen können, ließen sie sich so konstruieren, dass sie die mit Alzheimer verbundenen Amyloid- und Tau-Aggregate aufspüren und abbauen — möglicherweise präventiv, bevor Schäden entstehen.

"Die Lebensgeschichte der Blutstammzellen könnte das Risiko von Gehirnerkrankungen beeinflussen, indem sie die Mikroglia verändert", sagte Jaiswal, außerordentlicher Professor für Pathologie an der Stanford Medicine.

"Ich finde das spannend, weil es auch ein einzigartig menschliches Merkmal des Alterns ist, von dem wir keine Ahnung hatten", sagte Belk.