Der Alter-Schalter

1. April 2010
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Seit jeher kämpft der Mensch ebenso hartnäckig wie erfolglos gegen seine unaufhaltsame Vergänglichkeit an. Deutsche Forscher haben das Altern nun als sinnvollen Entwicklungsprozess entlarvt.

Der Mensch altert unaufhaltsam: Die Haare werden grau, Falten graben sich in die Haut, die Knochen- und Muskelmasse nimmt ab, die Arterien verengen sich. Es verwundert kaum, dass die meisten Menschen zwar ein hohes Alter erreichen möchten, aber gerne auf die damit verbundenen Gebrechen verzichten würden. Warum wir allerdings altern, ist noch immer nicht endgültig geklärt. Die meisten Wissenschaftler gehen davon aus, dass Gewebe und Organe eines Menschen sich im Laufe seines Lebens durch ständigen Gebrauch abnutzen, bis sie eines Tages ihre Funktion einstellen. Doch scheint der Verschleiß nicht die alleinige Ursache für das Altern zu sein.

Deutsche Forscher fanden nun heraus, dass die Erbsubstanz adulter Stammzellen wahrscheinlich eine Art Alterungsprogramm enthält. Es sorgt dafür, dass im Alter bestimmte Gene modifiziert werden. Wie Wolfgang Wagner und seine Kollegen in den Fachzeitschriften PloS One und Aging Cell berichten, verlieren die Stammzellen dadurch immer mehr ihre Fähigkeit, sich zu teilen. „Das ist aber die Voraussetzung dafür, dass sich Gewebe und Organe immer wieder erneuern können“, sagt Wagner, der Leiter des Forschungsgebiets Stammzellbiologie und Cellular Engineering am Universitätsklinikum Aachen ist.

Aktivität der Entwicklungsgene verändert sich

Das Forscherteam um Wagner untersuchte den Alterungsprozess an mesenchymale Stammzellen, aus denen Knorpel-, Fett- und Knochengewebe entstehen können. Sie entstammten aus dem Knochenmark von Spendern im Alter von 21 bis 92 Jahren. Sowohl von Zellen junger als auch alter Spender erstellten die Forscher zuerst ein so genanntes Genexpressionsprofil, mit dessen Hilfe sie erkennen konnten, welche Gene in einer bestimmten Zelle an- oder ausgeschaltet waren. Dabei zeigte sich, dass sich die Genexpression von jungen und alten Zellen vor allem bei den Entwicklungsgenen unterschied. Diese Gene steuern die normalerweise die Selbsterneuerung von Zellen und fördern die Ausbildung von Körper- und Organstrukturen.

„Da die Veränderungen immer bei den gleichen Gene auftraten und nicht zufälliger Natur waren, könnte sich ein gezielter Prozess dahinter verbergen“, vermutet Wagner. Interessanterweise zeigen mesenchymale Stammzellen, wenn sie unter künstlichen Bedingungen im Labor vermehrt werden, ebenfalls eine charakteristische Veränderung im Genexpressionsprofil. „Uns hat das sehr überrascht, weil sich im Labor nicht das gleiche Milieu nachstellen lässt, in dem Zellen im menschlichen Körper gedeihen“, berichtet Wagner. Im Labor gezüchtete Zellen teilen sich anfangs sehr rasch, stellen aber nach zwei bis drei Monaten ihr Wachstum ein.

Molekulare Markierungen schalten Gene ein und aus

Eine Möglichkeit, wie Zellen die Expression von Gene regulieren können, ist die DNA-Methylierung: Seit einigen Jahren ist bekannt, dass Gene neben der unveränderlichen Abfolge ihrer vier Basen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin noch einen variablen Anteil enthalten. An einem kleinen Teil ihrer Cytosin-Bausteine können zusätzliche Methylgruppen gebunden werden. Die molekularen Markierungen bestehen aus einem Kohlenstoff- und drei Wasserstoffatomen. Enthält ein Gen viele Methylgruppen, wird es ausgeschaltet; sind wenig Methylgruppen vorhanden, wird es angeschaltet und abgelesen.
In einem weiteren Experiment untersuchte das Forscherteam, ob sich auch die DNA-Methylierungsmuster verändern, wenn mesenchymale Stammzellen altern. Mit Hilfe eines speziellen Genchips analysierten sie insgesamt 27.578 Methylierungsstellen von 14.475 Genen. Sowohl zwischen Zellen junger und alter Spender als auch zwischen frühen und späten Passagen künstlich vermehrter Zellen gab es altersbedingte Unterschiede in den Methylierungsmustern bestimmter Gene.

Altern beschleunigt Generationswechsel

Diese Beobachtungen bestärken Wagner in der Annahme, dass das Altern ein durch die Zelle selbst ausgelöster Prozess ist. Im Prinzip, so der Wissenschaftler, müsse keine Zelle altern; weder Keimbahnzellen noch embryonale Stammzellen zeigten Alterungserscheinungen. Er glaubt, dass das Altern ein evolutiver Prozess ist: „Es treibt den Generationswechsel an und beschleunigt die Durchmischung des Genpools“, sagt Wagner.

Andere Experten teilen diese Meinung nicht: „Ich kann mir nicht vorstellen, dass in der Evolution des Menschen auf Altern selektioniert wurde“, sagt Prof. Karl Lenhard Rudolph, Leiter des Instituts für Molekulare Medizin und der Max-Planck-Forschungsgruppe für Stammzellalterung der Universität Ulm. „Da bis vor wenigen Jahrhunderten die durchschnittliche Lebenserwartung eines Menschen weniger als 30 Jahre betrug, musste die Evolution keinen Stoppmechanismus einbauen, um Platz für nachkommende Generationen zu schaffen.“

Krebsrisiko verkleinert sich

Wahrscheinlich, so Rudolph, sei das Altern ein Nebenprodukt anderer evolutionärer Prozesse. So sei es sicher von Vorteil für einen Organismus, die Teilungsfähigkeit von Stammzellen zu beschränken, da sonst das Risiko für eine Krebserkrankung stiege. Trotz seines Einwandes hält Rudolph die Veröffentlichungen seines Kollegen für einen wichtigen Beitrag, da der Einfluss der DNA-Methylierung auf Alterungsprozesse bislang kaum untersucht worden sei.

139 Wertungen (4.24 ø)
Medizin

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7 Kommentare:

Dr. Wilh.G. Fritz
Dr. Wilh.G. Fritz

In der Evolution des Menschen müß auf Altern selektioniert werden,da es sonst nicht zu einer Anpassung an die veränderten Lebensbedingungen kommt.

#7 |
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Prof. Dr. Dieter Böning
Prof. Dr. Dieter Böning

Ein Hinweis zu dem Kommentar von K.L. Rudolph: Wenn fortpflanzungsfähige Menschen im Mittel weniger als 30 Jahre gelebt hätten, wäre die Menschheit längst ausgestorben. Die Zeit hätte zur Kinderaufzucht nicht gereicht. Die niedrige durchschnittliche Lebensdauer in früheren Jahrhunderten hat als einen Grund die hohe Kindersterblichkeit. Ein anderer soll sein, dass solche Zahlen mit Hilfe von Gräberdaten in großen Städten wie Rom ausgerechnet wurden. Bei engem Zusammenleben gab es viel häufiger Seuchen. Vermutlich lebten Menschen in Dörfern oder Einzelgehöften länger als in Städten und haben durch Zuwanderung die dortigen Bevölkerungsverluste ausgeglichen.

#6 |
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Selbstst. Apotheker

Eigentlich muß man sich erstmal klarmachen, wie lange Leben “biologisch sinnvoll” ist. Aus Sicht der Aufgabe “Seid fruchtbar und mehret Euch” ist die biologische Notwendigkeit des Lebens darauf beschränkt, die Kindergeneration erwachsen im Sinne von fortpflanzungsfähig zu machen. Das gilt so allgemein nicht nur für Spinnen und Tintenfische, sondern für alle Lebewesen. Weiteres (Über-)Leben entspricht dann einem Bonuslevel, einer Gnade. Ein biologisch mögliches ewiges Leben aller. nicht nur perfekter (und wer ist schon wirklich perfekt ?) Lebewesen führt zwangsläufig zu Überbevölkerung und diese zu Kampf um Zukunftssicherung und damit Krieg (wie in einem Fischteich, in dem die Bewohner selbst ihre Nachkommen reduzieren)

#5 |
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Naseweis wie ich nun mal bin, ist mir ein erfülltes Leben wichtiger als ein langes Leben (nach dem Motto der Odenwälder Eingeborenen: “Mer känne hunnertfuffzisch wärrn – es derf nur nix dezwische kumme…”).

#4 |
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Nach Lektüre des Artikels erscheien die viel gepriesenen Antagingprogramme in einem anderen “Licht”.

#3 |
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Oben rechts im Kasten “Mehr zu diesem Thema”

#2 |
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Dipl.-Biol. Ursula Bien
Dipl.-Biol. Ursula Bien

Gibt´s zu dem Artikel eine Referenz/Originalveröffentlichung?
UBi

#1 |
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