Die alternde Bevölkerung und die Zunahme von Demenzerkrankungen rücken die Faktoren, die die Degeneration des Gehirns steuern, immer stärker in den Fokus der Forschung. Bisher sind diese Faktoren weitgehend unbekannt, jedoch vermuten Wissenschaftler, dass Stress, die Ansammlung von giftigen Abbauprodukten und Entzündungen die Alterung beschleunigen können. Jüngste Studien der Universitäten Bonn und Mainz sowie des Universitätsklinikums Bonn in Zusammenarbeit mit der Hebrew University in Jerusalem haben vielversprechende Ergebnisse erzielt, die auf eine mögliche Umkehrung von Alterungsprozessen im Gehirn durch Cannabis hinweisen.
Die Rolle des Cannabinoid 1-Rezeptors (CB1)
Forscher der Universitäten Bonn und Mainz haben eine bisher unbekannte Funktion des Cannabinoid 1-Rezeptors (CB1) entdeckt. Ein Rezeptor ist ein Protein, an das andere Substanzen andocken und eine Signalkette auslösen. An den CB1-Rezeptor lagern sich Cannabinoide wie THC - der Wirkstoff des Hanfes - an, sowie Endocannabinoide, die vom Körper selbst gebildet werden.
In einer Studie wurde bei Mäusen der Cannabinoid 1-Rezeptor ausgeschaltet. Die Tiere zeigten dann viel schneller Verfallserscheinungen, wie sie ähnlich auch bei Demenzkranken vorkommen. „Wenn wir den Rezeptor mit gentechnischen Methoden ausschalten, dann verläuft die Alterung der Mäusegehirne viel schneller“, sagt Önder Albayram, Erstautor der Publikation und Doktorand im Team von Professor Dr. Andreas Zimmer vom Institut für Molekulare Psychiatrie der Universität Bonn.
Die Wissenschaftler untersuchten Mäuse verschiedener Altersklassen: Jungtiere mit sechs Wochen, im mittleren Alter von fünf Monaten und im fortgeschrittenen Alter mit zwölf Monaten. Die Tiere hatten verschiedene Aufgaben zu bewältigen: So mussten sie erst in einem Schwimmbecken eine unter der Wasseroberfläche befindliche Plattform finden. Wenn die Mäuse den Ort kannten, wurde die Plattform verschoben, und die Tiere sollten sie wiederfinden.
Die Tiere mit dem ausgeschalteten CB1-Rezeptor - die Knockout-Mäuse - unterschieden sich deutlich von ihren intakten Artgenossen. „Die Lern- und Gedächtnisleistung der Knockout-Mäuse war deutlich herabgesetzt“, sagt Privatdozent Dr. Andras Bilkei-Gorzo, der aus Professor Zimmers Team die Studie leitete. So waren die Tiere, denen der Rezeptor fehlte, bei der Suche nach der Schwimmplattform weniger erfolgreich. „Sie wiesen außerdem einen deutlichen Verlust an Nervenzellen im Hippocampus auf“, erklärt der Wissenschaftler. Diese Gehirnstruktur ist die zentrale Schaltstelle für die Festigung von Erlerntem. Außerdem stellten die Forscher fest, dass es zu Entzündungsprozessen im Gehirn kam. Die Tiere mit dem intakten CB1-Rezeptor schnitten dagegen hinsichtlich des Lern- und Erinnerungsvermögens sowie der Gesundheit der Nervenzellen deutlich besser ab.
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THC und der Proteinschalter mTOR
Eine weitere Studie des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und der Universität Bonn mit einem Team der Hebrew University (Israel) fand den Schlüssel in dem Proteinschalter mTOR (Mechanistic Target of Rapamycin). In höheren Organismen ist das Protein mTOR die zentrale Drehscheibe für das Zellwachstum und den Stoffwechsel. Informationen über die Verfügbarkeit oder Knappheit von Ressourcen sind für die Regulierung des Stoffwechsels von entscheidender Bedeutung. Dabei fasst das sogenannte Metabolom als komplexes Reaktionsnetzwerk alle Stoffwechseleigenschaften einer Zelle oder eines Gewebes zusammen. Als ein empfindliches intrazelluläres Energiesensor-System hat dessen Aktivität durch die Regulierung des Zellstoffwechsels einen großen Einfluss auf die Alterung.
Eine Verringerung der mTOR-Aktivität durch kalorienarme Ernährung, intensive körperliche Betätigung oder pharmakologische Behandlung hat somit prinzipiell eine allgemeine Anti-Aging-Wirkung. Die Alterung des Gehirns geht neben einem veränderten Stoffwechsel auch mit einer verringerten Fähigkeit neuronale Verbindungen zu verändern, der so genannten synaptischen Plastizität, einher. Deshalb kann sich eine verringerte mTOR-Aktivität aber auch negativ auf das alternde Gehirn auswirken, indem sie die Ausbildung neuer Synapsen an einer Nervenzelle und damit auch die kognitiven Fähigkeiten verringert. „Daher könnten Anti-Aging-Strategien, die auf der Verringerung der mTOR-Aktivität basieren, nicht nur unwirksam, sondern sogar kontraproduktiv gegen die Gehirnalterung sein. In unserer aktuellen Arbeit haben wir nun eine Strategie gefunden, um dieses Dilemma zu lösen“, sagt Prof. Dr. Andreas Zimmer, Direktor des Instituts für Molekulare Psychiatrie am UKB.
In einer vorherigen Studie konnten die Forscherteams bereits zeigen, dass eine langfristige, niedrig dosierte Gabe von Tetrahydrocannabinol (THC), dem aktiven Inhaltsstoff von Cannabis, eine Anti-Aging-Wirkung auf das Gehirn hat. Ob Veränderungen der mTOR-Signalübertragung und des Metaboloms mit den positiven Auswirkungen auf das alternde Gehirn in Verbindung stehen, war dabei eine offene Frage geblieben. Wie die Forschenden nun mitteilen, konnten sie im Mausmodell zeigen, dass die Behandlung mit THC eine gewebeabhängige und doppelte Wirkung auf die mTOR-Signalübertragung und das Metabolom hat.
Die THC-Behandlung im Gehirn führte zu einem vorübergehenden Anstieg der mTOR-Aktivität und des Gehalts an Zwischenprodukten, die an der Energieproduktion und an Aminosäuren beteiligt sind. Darüber hinaus machten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die folgende überraschende Entdeckung: Die mTOR-Aktivität war im Fettgewebe der Mäuse ähnlich stark verringert wie nach einer kalorienarmen Diät oder nach intensiver körperlicher Aktivität. „Wir kamen zu dem Schluss, dass eine langfristige THC-Behandlung zunächst eine kognitionsfördernde Wirkung hat, indem sie die Energie- und synaptische Proteinproduktion im Gehirn erhöht, gefolgt von einer Anti-Aging-Wirkung durch eine Verringerung der mTOR-Aktivität und der Stoffwechselprozesse in der Peripherie“, sagt Dr. Andras Bilkei-Gorzo vom Institut für Molekulare Psychiatrie.
Die doppelte Wirkung von THC
THC wirkt zweifach auf Stoffwechsel-Proteine:
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- Es erhöht in geringen Mengen die mTOR-Aktivität. Dadurch kommt es zu körperlichen Prozessen, die die biologische Alterung umkehren.
- Es bewirkt im Gehirn einen vorübergehenden Anstieg der mTOR-Aktivität und bestimmter Produkte, die an der Energieproduktion beteiligt sind. Das ermöglicht die Bildung neuer Synapsen, das die Gehirnleistung erhöht. Gleichzeitig kommt es aber insgesamt zu einer Verringerung der mTOR-Aktivität, ähnlich wie nach intensivem Sport und einer kalorienarmen Diät, was den generellen Alterungsprozess bremst.
Übertragbarkeit auf den Menschen und zukünftige Forschung
Die Vorgänge in den Mäusegehirnen weisen erstaunlich viele Parallelen zu den altersbedingten Änderungen des menschlichen Gehirns auf. Cannabisprodukte sind bereits als Medikamente zugelassen, zum Beispiel für die Schmerzbekämpfung. Die Forscher wollen im nächsten Schritt in einer klinischen Studie untersuchen, ob THC auch beim Menschen Alterungsprozesse des Gehirns umkehren und die kognitive Leistungsfähigkeit wieder steigern kann.
Die Dosierung des verabreichten THC war so niedrig gewählt, dass eine Rauschwirkung bei den Mäusen ausgeschlossen war. Die Bonner Forscher untersuchen seit rund 15 Jahren an Mäusen das System der Rezeptoren, auf die Cannabis wirkt. Alle Ergebnisse zeigten, dass dieses sogenannte Endocannabinoidsystem als Teil des Nervensystems, alle Alterungsprozesse beeinflusst. "Die Aktivität des Systems nimmt bei alternden Tieren ab und geht einher mit typischen Alterungssymptomen, wie Osteoporose, runzeliger Haut und abnehmender Kognitions-Leistung", sagte Zimmer.
Es gehe nicht darum, Hanf anzubauen, um es alten Menschen zu verkaufen, sagte Zimmer: Es gehe um die Entwicklung eines Medikamentes und die kontrollierte Einnahme. Medizinisches Marihuana sei schon lange untersucht: "In diesem Zusammenhang wissen wir, dass praktisch alles, was in der Maus funktioniert, auch im Menschen funktioniert. Von daher bin ich vorsichtig optimistisch, dass die Ergebnisse vielleicht übertragbar sind", sagte Zimmer. Hinweise darauf gebe es auch aus Israel: Bewohner eines Altersheims mit Appetitlosigkeit und Schlafstörungen hatten Cannabis bekommen. "Viele darunter waren daraufhin auch geistig wesentlich reger", sagte Zimmer.
Kritik und Einordnung
Es ist wichtig zu beachten, dass die Studien bisher hauptsächlich an Mäusen durchgeführt wurden. Bis entsprechende Medikamente im klinischen Alltag ankommen, wird es laut den Forschern aber noch lange dauern. Die Ergebnisse sollten daher nicht überinterpretiert werden.
Meist haben die Wissenschaftler hinter solchen Studien in eine ganz andere Richtung geforscht, ihre Erkenntnisse den Medienprofis ihrer Hochschule mitgeteilt, welche wiederum den Inhalt sehr zugespitzt herausgeben, damit die Presse darauf anspringt, welche ihrerseits dann nochmals zuspitzt und dem Leser nur noch einen hochgejazzten Randaspekt als seriöse Wissenschaftssensation verkauft.
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Cannabis beeinflusst die Gesundheit des Menschen laut unterschiedlichen Studien negativ, unter anderem weil es das Psychoserisiko verdoppelt, zu mehr peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (PAVK) führt und das Risiko für kardiovaskuläre Probleme wie Herzinfarkt, Schlaganfall und Herzrhythmusstörungen erhöht.