Die Untersuchung der Aktivität von Genen im Gehirngewebe von Hunden ergab, dass ein großer Teil der Gene (16.000 von 20.000) bei allen Tieren aktiv ist und etwa 3.500 zwischen den Altersgruppen unterschiedlich exprimiert wurden, wobei weniger als 100 Gene nur bei alten Hunden aktiv waren nicht bei jungen. Dies deutet darauf hin, dass es bei genetischen Veränderungen im Zusammenhang mit dem Altern eher um Quantität als um Qualität geht. Die Gene mit veränderter Aktivität hatten Funktionen bei der Regulierung anderer Gene, der neuralen Entwicklung, Aktivität und des Immunsystems. Einige Gene mit wichtigen neuralen Funktionen zeigten ein dem Menschen ähnliches Muster von Veränderungen, das sich jedoch von Nagetieren unterschied.
Das Interesse an Hunden als natürliche Modelle des menschlichen Alterns hat in den letzten Jahren zugenommen, was zur Gründung vielschichtiger Forschungsinitiativen wie dem Senior Family Dog Project in Ungarn geführt hat, um das Altern von Hunden zu untersuchen. Außerdem gibt es eine zunehmende Anzahl präklinischer Studien mit Begleithunden zum Testen von Medikamenten, die auf altersbedingte Verschlechterung oder Krankheiten mit menschlichen Parallelen abzielen, mit möglichen medizinischen Vorteilen für Menschen und ihre Haustiere.
Damit diese Studien jedoch die Wirkung von Arzneimitteln effektiv bewerten können, sollte die Übertragbarkeit zwischen Hund und Mensch auf allen biologischen Ebenen gewährleistet sein. Die molekularen Mechanismen hinter der Gehirnalterung bei Hunden und altersbedingter Demenz sind kaum bekannt, was die Wirksamkeit translationaler Studien beeinträchtigen kann.
„Die Sequenzierung der RNA-Moleküle in einer biologischen Probe ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Erforschung genetischer Regulationsmechanismen. Wir haben diese Technik verwendet, um die neurale Alterung von Hunden zu untersuchen“, sagte Sára Sándor, Genetikerin an der Eötvös Loránd University (ELTE) und Co-First Autor der Studie, erschienen in Gerowissenschaft.
Das ungarische Forschungsteam stützte sich auf Gehirnproben von Begleithunden, die der Canine Brain and Tissue Bank an der Eötvös Loránd University gespendet wurden.
Sechs Hunde waren 1-4 Jahre alt und sieben waren 14-17 Jahre alt und repräsentierten acht Rassen und Mischlinge.
„Wir haben bioinformatische Analysen verwendet, um nach altersbedingten Veränderungen in genetischen Mechanismen zu suchen“, sagte Jonas David, Bioinformatiker und Co-Erstautor der Studie. „Wir haben festgestellt, dass die beiden Altersgruppen anhand ihres gemittelten Sequenzierungsprofils klar getrennt waren.“
Dies deutet auf robuste Veränderungen der Genaktivität mit zunehmendem Alter der Hunde hin, unabhängig von ihrer Rasse. Nur ein Tier passte in keine der beiden Gruppen: ein vierjähriger Deutscher Schäferhund. Da es sich bei diesem Hund um den ältesten unter den Junghunden handelt und es sich um eine große Rasse mit relativ kurzer Lebenserwartung handelt, könnte er einen Zwischenzustand zwischen den beiden Altersgruppen darstellen.
Bei der Analyse einzelner Gene wurde festgestellt, dass 80 % der 20.000 Hundegene in jedem Tier aktiv waren.
„Da die vollständige Aktivierung oder Inaktivierung einzelner Gene sehr selten war, geht es bei den mit dem Alter verbundenen genetischen Veränderungen eher um Quantität als um Qualität“, sagte Eniko Kubinyi, Hauptforscherin des Senior Family Dog Project und der „Momentum“ Companion Animals Research Group bei die Abteilung für Ethologie, Eötvös Loránd Universität.
Die Hälfte der differentiell exprimierten Gene zeigte bei älteren Tieren eine reduzierte Aktivität, die andere Hälfte war aktiver. Dies könnte darauf hindeuten, dass altersbedingte Veränderungen in der Regulation der Genexpression fein abgestimmt sind und nicht nur als Folge von Genomzerfall entstehen. Die Gene mit veränderter Aktivität regulieren andere Gene, die neurale Entwicklung und das Immunsystem. Am wichtigsten ist, dass einige Gene, die an neuralen Funktionen beteiligt sind, ein Muster von Veränderungen zeigten, das denen des Menschen ähnelte, sich aber von Nagetieren unterschied.
Die Ergebnisse der ungarischen Forscher zeigten zudem, dass Biobanking eine verlässliche Quelle für solche Untersuchungen ist und auch dazu beitragen kann, den Bedarf an Laborhundemodellen langfristig zu reduzieren.
Sára Sándor et al., Poly(A)-RNA-Sequenzierung zeigt altersbedingte Unterschiede im präfrontalen Kortex von Hunden, Gerowissenschaft (2022). DOI: 10.1007/s11357-022-00533-3
Bereitgestellt von der Eötvös Loránd Universität (ELTE)