Schwache Knochen, schneller alterndes Gehirn – US-Forscher finden bei 715 Menschen alarmierenden Zusammenhang

Die Alterungsprozesse von Knochen und Gehirn scheinen eng miteinander verbunden zu sein. Wenn die Knochen an Substanz verlieren, lässt bei älteren Menschen häufig auch die geistige Leistungsfähigkeit schneller nach. US-Forscher der Johns Hopkins University in Baltimore haben bei 715 Menschen einen überraschenden Zusammenhang entdeckt: Laut ihrer in Radiology veröffentlichten Studie bauten Teilnehmer mit geringerer Knochendichte bei Denk- und Gedächtnistests über mehrere Jahre schneller ab. Gleichzeitig veränderten sich bestimmte Regionen ihres Gehirns schneller. Auffällig waren vor allem Veränderungen an Nervenverbindungen, die für Aufmerksamkeit, Gedächtnis und komplexes Denken wichtig sind.

Besonders aufschlussreich waren Aufnahmen der weißen Hirnsubstanz. Sie besteht aus Millionen von Nervenfasern, die verschiedene Bereiche des Gehirns miteinander verbinden. Über dieses Netzwerk tauschen Nervenzellen Informationen aus, damit Menschen Erinnerungen abrufen, Entscheidungen treffen und ihre Aufmerksamkeit steuern können. Bei Teilnehmern mit geringerer Knochendichte verschlechterte sich die Struktur bestimmter dieser Verbindungen im Untersuchungszeitraum schneller.

Schwache Knochen hängen mit Veränderungen im Gehirn zusammen

Die 715 Teilnehmer waren zwischen 60 und 95 Jahre alt. Sie gehörten zur amerikanischen Langzeituntersuchung Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA). Die Wissenschaftler werteten Gesundheitsdaten aus den Jahren 2016 bis 2024 aus. Dabei verglichen sie die Knochendichte der Brustwirbelsäule mit Gehirnaufnahmen und wiederholten Tests der geistigen Leistungsfähigkeit.

Zur Bestimmung der Knochendichte nutzten sie vorhandene CT-Aufnahmen des Brustkorbs. Ein KI-Programm berechnete daraus den Mineralgehalt der Wirbelkörper. Je geringer dieser Wert ausfällt, desto anfälliger sind die Knochen für Brüche. Die Veränderungen im Gehirn und der geistigen Leistungsfähigkeit verfolgten die Forscher über einen Zeitraum von ungefähr fünf Jahren.

Geringere Knochendichte geht mit schnellerem geistigem Abbau einher

Bei 639 Teilnehmern untersuchten die Wissenschaftler, wie sich die geistige Leistungsfähigkeit über mehrere Jahre veränderte. Menschen mit geringerer Knochendichte schnitten bei den wiederholten Denk- und Gedächtnistests zunehmend schlechter ab. Je schwächer ihre Knochen zu Beginn waren, desto schneller ließen ihre geistigen Fähigkeiten nach. Die Unterschiede waren zwar vergleichsweise gering, summierten sich über die rund fünfjährige Beobachtungszeit jedoch auf. Der Zusammenhang blieb auch bestehen, als die Forscher andere Einflussfaktoren wie Alter, Bewegung und Diabetes berücksichtigten.

Die Teilnehmer absolvierten mehrere standardisierte Aufgaben. Dabei überprüften die Wissenschaftler unterschiedliche geistige Fähigkeiten:

• Verarbeitungsgeschwindigkeit: Wie schnell Menschen Informationen aufnehmen und verarbeiten.
• Aufmerksamkeit: Wie gut sie sich auf bestimmte Informationen konzentrieren können.
• Arbeitsgedächtnis: Wie zuverlässig sie Informationen kurzfristig behalten und nutzen.

Ein weiterer Test mit 675 Teilnehmern bestätigte den Zusammenhang mit dem allgemeinen geistigen Abbau. Bei einzelnen Aufgaben zur Aufmerksamkeit und zum Arbeitsgedächtnis fanden die Wissenschaftler dagegen keine statistisch gesicherten Unterschiede im zeitlichen Verlauf.

Bestimmte Hirnveränderungen nehmen um 12,8 Prozent schneller zu

Auf den MRT-Aufnahmen untersuchten die Wissenschaftler kleine auffällige Bereiche der weißen Hirnsubstanz. Diese sogenannten Hyperintensitäten erscheinen als helle Flecken und können auf geschädigtes Gewebe hinweisen. Für die Auswertung lagen Verlaufsdaten von 408 Teilnehmern vor.

Besonders im Balken des Gehirns, der beide Gehirnhälften verbindet, entwickelten sich diese Veränderungen schneller. Pro 0,1 Gramm geringerer Knochendichte je Kubikzentimeter lag die jährliche relative Zunahme der auffälligen Gewebebereiche um 12,8 Prozent höher. In einer weiteren Hirnregion, dem vorderen Schenkel der inneren Kapsel, verschlechterte sich die Struktur der Nervenverbindungen ebenfalls schneller. Für die gesamte weiße Hirnsubstanz ließ sich jedoch keine statistisch gesicherte stärkere Zunahme der auffälligen Gewebebereiche nachweisen.

Bei Diabetes fallen bestimmte Hirnveränderungen stärker aus

Bei Teilnehmern mit Diabetes war der Zusammenhang zwischen geringer Knochendichte und zunehmenden Auffälligkeiten der weißen Hirnsubstanz stärker ausgeprägt. Pro 0,1 Gramm geringerer Knochendichte je Kubikzentimeter lag die jährliche Zunahme um rund fünf Prozent höher. Bei Menschen ohne Diabetes fanden die Forscher keinen vergleichbaren Zusammenhang. Allerdings stammt dieser Befund aus einer ergänzenden Auswertung.

Hinter der gemeinsamen Alterung von Knochen und Gehirn könnten verschiedene biologische Prozesse stecken:

• Insulinresistenz: Körperzellen reagieren schlechter auf Insulin, wodurch der Zuckerstoffwechsel gestört werden kann.
• Veränderte Blutfettwerte: Störungen des Fettstoffwechsels könnten beide Organsysteme beeinträchtigen.
• Hormonelle Veränderungen: Der sinkende Östrogenspiegel nach den Wechseljahren begünstigt den Knochenabbau und könnte weitere Alterungsprozesse beeinflussen.
• Chronische Entzündungen: Anhaltende Entzündungsprozesse könnten Knochengewebe und Nervenzellen gleichzeitig belasten.

Welche dieser Mechanismen tatsächlich für den Zusammenhang verantwortlich sind, ist bislang ungeklärt.

Schwache Knochen bedeuten nicht zwangsläufig ein höheres Demenzrisiko

„Bei dieser Untersuchung geht es nicht um Ursache und Wirkung, sondern vielmehr um die Beobachtung eines metabolischen Syndroms, das sowohl den Knochen- als auch den Gehirnabbau verursachen könnte“, erklärte der Radiologe Shadpour Demehri von der Johns Hopkins University in einer Pressemitteilung der Radiological Society of North America.

Die Untersuchung liefert keinen Beleg dafür, dass Osteoporose Demenz auslöst. Neu auftretende Demenzerkrankungen gehörten nicht zu den untersuchten Ergebnissen. Auch ein möglicher Schutzeffekt einer Osteoporosebehandlung wurde nicht geprüft. Die beobachteten Unterschiede fielen insgesamt eher gering aus. Einige übergreifende Messwerte verloren zudem nach einer strengeren statistischen Prüfung ihre Signifikanz.

KI könnte Gesundheitsrisiken künftig früher erkennen

Eine mögliche Anwendung liegt in der Auswertung bereits vorhandener medizinischer Bilder. CT-Aufnahmen des Brustkorbs entstehen beispielsweise bei der Lungenkrebsfrüherkennung oder zur Kontrolle auffälliger Lungenbefunde. Mithilfe des entwickelten Verfahrens ließen sich daraus zusätzliche Informationen über die Knochengesundheit gewinnen, ohne weitere CT-Aufnahmen anzufertigen.

„Diese Aufnahmen könnten eine zusätzliche Messung der Knochendichte der Brustwirbelsäule ermöglichen, die mit einem Verlust geistiger Leistungsfähigkeit zusammenhängt“, erklärte Studienleiterin Sara Momtazmanesh von der Johns Hopkins University.

Vor einem routinemäßigen Einsatz muss sich das KI-Verfahren bei unterschiedlichen CT-Geräten und Untersuchungsbedingungen bewähren. Auch für verlässliche Vorhersagen zum persönlichen Risiko eines geistigen Abbaus fehlen bislang ausreichende Daten.

Kurz zusammengefasst:

• Schwache Knochen können auf schnelleren geistigen Abbau hinweisen: Bei 715 älteren Menschen fanden US-Forscher einen Zusammenhang zwischen geringer Knochendichte und nachlassender geistiger Leistungsfähigkeit.
• Auch das Gehirn verändert sich: In bestimmten Hirnregionen nahmen Anzeichen für Gewebeschäden bei Menschen mit geringerer Knochendichte schneller zu.
• Ein ursächlicher Zusammenhang ist nicht bewiesen: Gemeinsame Stoffwechselstörungen könnten Knochen und Gehirn gleichzeitig beeinträchtigen, ohne dass schwache Knochen Demenz verursachen.

Übrigens: Nicht nur schwache Knochen hängen mit einer schnelleren Hirnalterung zusammen. Forscher fanden auch Hinweise darauf, dass Menschen mit mehr Muskelmasse und weniger Bauchfett ein biologisch jünger wirkendes Gehirn haben – mehr dazu in unserem Artikel.

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