Less oxygen for better cognition - EPO for cognitive aging

As the demographic shift towards an older population accelerates, identifying approaches for preserving and restoring cognition in old age is of unprecedented importance. The project builds on the important finding that the hormone erythropoietin (EPO) is expressed not only in the body but also in the brain where it increases the brain’s capacity for change (neuroplasticity) and for generating new neurons (neurogenesis). EPO administered via injection has well-known pro-cognitive effects, but it is also possible to increase brain EPO by temporarily reducing oxygen availability and achieving a mild state of hypoxia. The goal of this 4-year project is therefore to investigate if repeated mild hypoxia, so-called hypoxia conditioning, can rejuvenate the old brain and thereby promote cognitive function in aging. After a detailed mapping of circulating EPO during hypoxia conditioning in the first study, the second study will test the effects of hypoxia conditioning on hippocampal function and its consequences for memory and learning in aging. Using targeted cognitive assessments, magnetic resonance brain imaging and blood sampling, the study will test if hypoxia conditioning improves cognition and brain function in a way that is in line with the expected effects of brain EPO. This research will enhance our grasp of brain plasticity in the elderly and advance hypoxia conditioning as a potential remedy for cognitive aging, fostering independence in old age and benefiting society.

Vi blir allt äldre och med åldern försämras våra kognitiva förmågor. Forskning som syftar till att undersöka hur dessa kognitiva förmågor, såsom minne, kan bibehållas och förbättras även på äldre dagar är därför av större vikt än någonsin.

I det här projektet undersöks huruvida mindre syre i den inandade luften kan främja minne och inlärning genom dess positiva påverkan på den äldre hjärnan. Projektet bygger på viktiga fynd som har visat att hormonet erythropoietin (EPO) inte bara uttrycks i kroppen utan även i hjärnan där dess roll verkar bestå i att öka hjärnans formbarhet (neuroplasticitet) och dess förmåga att skapa nya hjärnceller (neurogenes). Injicerad EPO har väletablerade pro-kognitiva effekter, men eftersom EPO-produktion i hjärnan styrs av syretillgänglighet, precis som i övriga kroppen, kan man öka hjärn-EPO också genom att temporärt sänka syrehalten och åstadkomma ett milt hypoxiskt tillstånd.

Projektets mål är således att utforska möjligheten att upprepad mild hypoxi, så kallad hypoxi-konditionering, kan åstadkomma en re-vitalisering av den äldre hjärnan och på så sätt främja äldres minne. I den första studien kartläggs EPO under fyra veckors hypoxi-konditionering hos äldre, samt ett urval parallella fysiologiska förändringar. I den andra studien undersöks effekterna av samma hypoxi-konditionering på hjärnans minnescentrum (hippocampus) och dess konsekvenser för minnesförmåga och inlärning hos äldre. Med hjälp av riktade kognitiva tester, magnetisk resonanstomografi av hjärnan, och blodprovtagning kommer studien ge svar på om hypoxi-konditionering förbättrar kognition och hjärnfunktion på ett sätt som är i linje med de tänkta effekterna av hjärn-EPO.

Förhoppningen är att forskningen ska bidra till en ökad förståelse av hjärnplasticitet hos äldre såväl som till utvecklingen av hypoxi-konditionering som intervention för kognitivt åldrande, med betydande vinster för äldre individers självständighet och därigenom även för samhället i stort.