Neurofilament Light Chain als artenübergreifender Biomarker für Altern und Sterblichkeitsrisiko identifiziert
Forschende am DZNE und an der Universität Tübingen identifizierten **neurofilament light chain (NfL)** als im Blut artenübergreifend nachweisbaren Biomarker. Die NfL-Spiegel steigen mit dem Alter an und sagten in einer 4‑monatigen Beobachtung älterer Mäuse deren Lebensspanne voraus.
Forscherinnen und Forscher am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) und am Hertie-Institut für Klinische Hirnforschung (HIH) der Universität Tübingen haben das Protein neurofilament light chain (NfL) als Biomarker identifiziert, der im Blut zahlreicher Tierarten nachweisbar ist; die Spiegel steigen mit zunehmendem Alter bei Mäusen, Katzen, Hunden und Pferden. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift PLOS Biology veröffentlicht.
Das Protein NfL ist ein Indikator für Nervenschäden. Es wird freigesetzt, wenn sich Neuronen verändern oder degenerieren – entweder infolge einer Erkrankung oder im Rahmen des normalen Alterns. NfL kann anschließend in den Blutkreislauf gelangen und mithilfe sensitiver Analysetechniken nachgewiesen werden. Bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und ALS findet sich NfL in erhöhten Konzentrationen im Blut. Allerdings steigt die Konzentration auch bei gesunden Menschen mit dem Alter an.
Neurofilament light chain ist ein wesentlicher struktureller Bestandteil von Neuronen und Teil des Zytoskelett-Netzwerks innerhalb der Axone. Unter Bedingungen von neuronalem Stress, Schädigung oder Degeneration – wie sie bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen und im Alter häufig vorkommen – wird NfL in den extrazellulären Raum freigesetzt und gelangt schließlich in den Blutkreislauf. Der Nachweis von NfL in Plasma oder Serum hat sich als sensitive Methode zur Beurteilung der neuronalen Integrität und der Neurodegeneration etabliert.
In longitudinalen Beobachtungen von 44 älteren Mäusen wurden die NfL-Blutspiegel über 4 Monate regelmäßig überwacht. Tiere mit langsam ansteigenden NfL-Werten lebten vergleichsweise länger, während schnellere Anstiege mit kürzeren Lebensspannen verbunden waren. Studien haben gezeigt, dass die Konzentration von NfL im Blut älterer Menschen mit einem erhöhten Sterberisiko assoziiert ist – ein Hinweis auf einen Zusammenhang zwischen neurologischem Altern und Mortalität.
Neben Katzen, Hunden, Pferden und Mäusen wurden stichprobenartig weitere 53 Tierarten untersucht. Dazu gehörten Kaninchen, Löwen, Affen, Elefanten, Reptilien und Vögel. Dies erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Zoo in Stuttgart (Deutschland), der Vetsuisse Faculty an der Universität Zürich sowie einem veterinärmedizinischen Diagnostiklabor. Das NfL-Protein wurde im Blut aller Säugetiere nachgewiesen, jedoch nur bei einigen Reptilien und Vögeln, etwa bei einem Krokodil und einem Papagei.
Eine mögliche Erklärung für den eingeschränkten Nachweis bei nicht-säugetierlichen Arten ist, dass sich die NfL-Proteinsequenz in diesen Tieren geringfügig von der humanen unterscheidet und daher mit dem in der vorliegenden Studie verwendeten Test nicht erfasst werden konnte. Unterschiede in der Aminosäuresequenz des Proteins zwischen verschiedenen Taxa können die Sensitivität des Assays verringern und machen in zukünftigen Untersuchungen möglicherweise maßgeschneiderte Nachweismethoden erforderlich.
Das technische Rückgrat dieser Forschung beruht auf dem Einsatz hochsensitiver Immunoassays, die winzige NfL-Konzentrationen in Blutproben quantifizieren können. Diese Assays erkennen Epitope in der Proteinstruktur, was – angesichts evolutionärer Variationen – den Nachweis bei bestimmten Arten mitunter einschränken kann.
Die Forschung legt nahe, dass dieser Biomarker dabei helfen könnte, das biologische Alter von Tieren zu beurteilen und ihre Lebenserwartung abzuschätzen. Analysemethoden aus der Demenzforschung sind für die Veterinärmedizin vielversprechend, wenn es um die Bewertung des biologischen Alters, der neurologischen Gesundheit und der Lebenserwartung von Tieren geht.