Wiederherstellung von Acetylcholin im Gehirn nach Operationen kehrt Gedächtnisverlust bei gealterten Mäusen um

Postoperative kognitive Dysfunktion ist ein bekanntes, aber wenig verstandenes Krankheitsbild, das einen erheblichen Anteil älterer Erwachsener nach einer Operation betrifft. Die Patienten erleben Gedächtnislücken, Verwirrtheit und kognitive Beeinträchtigungen, die Monate anhalten können. Obwohl eine Störung des cholinergen Systems seit Langem als ursächlich gilt, blieben die genauen Hirnschaltkreise, die dafür verantwortlich sind, bislang unklar – bis jetzt.

Diese Studie konzentrierte sich auf den Signalweg, der den medialen Septum und den vertikalen Schenkel des Diagonalbandes (MS/vDB) mit dem Gyrus dentatus (DG) des Hippocampus verbindet – einer Region, die für die Gedächtnisbildung und die adulte Neurogenese zentral ist. Anhand gealteter Mäuse, die als POCD-Modell einer Laparotomie unterzogen wurden, verfolgten die Forschenden, was mit diesem Schaltkreis nach einer Operation geschieht.

Die Ergebnisse waren bemerkenswert. Die Operation reduzierte sowohl die Freisetzung von Acetylcholin im Hippocampus als auch die Aktivität der cholinergen Neuronen im MS/vDB, gemessen mittels In-vivo-Faserphotometrie. Gleichzeitig wurde die adulte hippocampale Neurogenese – die Bildung neuer Neuronen im erwachsenen Gehirn – unterdrückt, und die Mäuse zeigten messbare Gedächtnisdefizite.

Entscheidend war, dass die Wiederherstellung der Signalübertragung entlang dieses Schaltkreises diese Effekte umkehrte. Die lokale Applikation von Galantamin, einem Acetylcholinesterasehemmer, der bereits klinisch bei der Alzheimer-Krankheit eingesetzt wird, stellte sowohl das Gedächtnis als auch die Neurogenese im Gyrus dentatus wieder her. Chemogenetische Methoden zeigten, dass eine anhaltende – nicht jedoch eine akute – Aktivierung des MS/vDB-zu-DG-Signalwegs erforderlich war, um das Gedächtnis vollständig wiederherzustellen und das Wachstum neuer Neuronen zu fördern, wohingegen eine akute Aktivierung ausreichte, um angstähnliches Verhalten zu reduzieren.

Diese Befunde belegen einen kausalen mechanistischen Zusammenhang und sind von unmittelbarer klinischer Relevanz: Galantamin ist ein zugelassenes und verfügbares Medikament. Die Studie eröffnet die Möglichkeit einer perioperativen cholinergen Unterstützung zur Prävention oder Behandlung kognitiven Abbaus bei älteren chirurgischen Patientinnen und Patienten. Zu den Einschränkungen zählen das Tiermodell sowie der ausschließlich als Abstract verfügbare Zugang zu vollständigen methodischen Details.