Weibliche Mäuse zeigen einen ausgeprägteren kognitiven Rückgang, wenn nur eines ihrer beiden X-Chromosomen aktiv ist: das von ihrer Mutter geerbte. Diese Erkenntnis wurde am 22. Januar in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Edith Heard, Professorin am Collège de France und Spezialistin für Epigenetik und X-Chromosomen-Inaktivierung, bezeichnete die Ergebnisse als "spannend".
Weibliche Säugetiere besitzen in ihren Zellen zwei X-Chromosomen, eines von jedem Elternteil. Männchen haben ein X-Chromosom von ihrer Mutter und ein Y-Chromosom von ihrem Vater. Wären beide X-Chromosomen bei Weibchen aktiv, wären die Zellen nicht lebensfähig. Ein evolutionärer Prozess hat einen Mechanismus etabliert, um eines der beiden X-Chromosomen in jeder weiblichen Zelle früh im embryonalen Entwicklungsprozess zu inaktivieren, was ein epigenetischer Prozess ist, der mit der Hinzufügung chemischer Markierungen zu DNA verbunden ist.
In der Regel ist dieser Prozess zufällig. Infolgedessen wird in der Hälfte der Zellen des weiblichen Organismus das maternale X inaktiviert, während in der anderen Hälfte das paternale X inaktiviert wird. Es kann jedoch einen "Bias in der X-Inaktivierung" geben. Eine amerikanische Studie aus dem Jahr 2006 ergab, dass bei der Mehrheit der Frauen die X-Inaktivierung tatsächlich zufällig war. Bei einer Minderheit war sie jedoch sehr asymmetrisch: In 95 % der Zellen wurde das paternale X inaktiviert und in 5 % der Zellen das maternale X - oder umgekehrt.
Eine weitere bemerkenswerte Beobachtung betrifft Frauen mit dem Turner-Syndrom, das durch das Vorhandensein eines einzigen X-Chromosoms gekennzeichnet ist. Claire Rougeulle, Direktorin des Forschungszentrums des Institut Curie in Paris, stellte fest, dass diese Frauen kognitive Unterschiede aufweisen, je nachdem, ob sie das maternale oder paternale X erben.
In der Studie vom 22. Januar schufen Forscher der Universität Kalifornien in San Francisco weibliche Mäuse, bei denen nur das maternale X-Chromosom aktiv war. Dazu inaktivierten sie ein Gen, XIST, im maternalen X-Chromosom, das die X-Inaktivierung auslöst. Anschließend verglichen sie die Entwicklung dieser Mäuse mit der ihrer "normalen" Artgenossen, bei denen der Inaktivierungsprozess des X zufällig ist.
Das Ergebnis zeigte, dass weibliche Mäuse, bei denen nur das maternale X aktiv war, mit zunehmendem Alter eine schwächere Gedächtnis- und Lernfähigkeit aufwiesen. In ihrem Hippocampus, einer für Lernen und Gedächtnis entscheidenden Gehirnstruktur, beschleunigte das aktive maternale X das biologische Altern der Neuronen.
Keine der anderen Körperfunktionen war jedoch betroffen. Bei den Mäusen mit diesem Bias in der Inaktivierung zu Gunsten des einzigen maternalen X waren die Herzfunktion, die Knochendichte, der Energiestoffwechsel, der Blutzuckerspiegel sowie die Körpermasse und der Körperfettanteil identisch mit den Parametern der altersgleichen normalen Mäuse.
Claire Rougeulle erklärte, dass das X-Chromosom zahlreiche Gene trägt, die für grundlegende Zellfunktionen wichtig sind, aber auch für Immun- und kognitive Funktionen. Eric Gilson, Spezialist für Altern an der Universität Côte d'Azur, hob die Rolle bestimmter Immun-Gene hervor. In den Neuronen der Mäuse identifizierten sie neun Gene, die auf den maternalen X-Chromosomen vollständig zum Schweigen gebracht wurden, nicht jedoch auf den paternalen X-Chromosomen. Anschließend verwendeten sie die CRISPR-Gentechnologie, um diese drei ausgeschalteten Gene auf den maternalen X-Chromosomen der betroffenen Weibchen "wieder einzuschalten". Das Ergebnis war, dass diese Mäuse einen Teil ihrer kognitiven Funktionen zurückerhielten. "Eine ziemlich starke Verbesserung für erwachsene Tiere", lobte Claire Rougeulle.
Edith Heard wies darauf hin, dass es interessant gewesen wäre, auch kognitive Tests an männlichen Mäusen durchzuführen und die Variationen der Aktivität dieser neun Gene im Laufe des Alterns zu verfolgen.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die elterliche Herkunft eines X-Chromosoms erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit des Gehirns haben kann, was die Frage aufwirft, ob Frauen, die zufällig mehr das maternale X aktivieren, im Alter möglicherweise mehr kognitive Störungen aufweisen.