Studien zeigen, wie wir länger leben und jung bleiben können

Was hat es mit dem Prozess des Alterns auf sich, der dazu führt, dass ein einzelner Körper nur eine kurze, begrenzte Lebensdauer hat? Was genau sind eigentlich die Ursachen des Alterns?

In den letzten 25 Jahren haben wir mehr über das Altern gelernt als jemals zuvor. Bislang ging die Forschung davon aus, dass wir vor allem aufgrund von Schäden der DNS altern. Dieser Ansatz war naheliegend, da die DNS alle Anweisungen für den Aufbau unserer Zellen enthält.

• Es gibt auch Krankheiten, wie zum Beispiel sind Progerie (Huntington-Gilford-Krankheit), bei denen die Reparatur der DNS gestört ist. Die Patienten sehen dann so aus, als ob sie beschleunigt altern würden.

Welchen Anteil haben DNS-Schäden am Prozess der Alterung?

Krankheiten wie Progerie ahmen den Alterungsprozess nicht vollständig nach. So haben Menschen mit Progerie wider Erwarten viele Krankheiten und Symptome des Alterns nicht, wie zum Beispiel Alzheimer, Katarakte oder Taubheit.

Ähnlich verhält es sich bei Tieren, die eine erhöhte DNS-Mutationsraten aufweisen. Sie altern nicht schneller und haben auch keine kürzere Lebenserwartung, wie schon eine Studie aus dem Jahr 1997 zeigen konnte.

Eines der wichtigsten Argumente gegen eine Hauptrolle von DNS-Schäden beim Prozess der Alterung ist jedoch, dass es möglich ist, gesunde, junge Tiere aus den alten Zellen alter Tiere zu klonen. Das deutet  darauf hin, dass der Klonprozess beschädigte, das Altern der DNS in gewisser Weise rückgängig machen kann (siehe dazu den Beitrag Vermächtnis eines Schafs von Deutschlandfunk).

Das heißt jedoch keineswegs, dass Schäden der DNS keine Rolle beim Altern spielen. Doch das Altern der DNS ist nur einer von vielen Gründen für das Altern des Menschen. Mit großer Wahrscheinlichkeit sind DNS-Schäden jedoch nicht der wichtigste Grund, denn die Alterung wird auch noch durch viele weitere Faktoren und Prozesse verursacht. Was sind die wichtigsten Gründe für die Alterung des Menschen?

Epigenetische Dysregulierung und DNS-Schäden

Wie ein An-Aus-Schalter bestimmt das Epigenom, welche Gene aktiv sind und welche nicht. Mit zunehmendem Alter lässt jedoch die Regulationsfunktion des Epigenoms nach. In der Folge werden Gene, die eigentlich ausgeschaltet sein sollten, eingeschaltet (wie zum Beispiel krebsfördernde Gene).

Gene, die eingeschaltet sein sollten, werden ausgeschaltet. Das betrifft zum Beispiel Gene, die unsere Zellen schützen und reparieren. Auch der komplexe Prozess, der die DNS zur typischen Form aufwickelt, leidet darunter. Dadurch wird die DNS und auch die gesamte Zelle instabil.

Wenn viele DNS-Brüche auftreten, können die dafür zuständigen Reparaturenzyme das Epigenom nicht mehr ordnungsgemäß aufrechterhalten, weil sie die DNS-Brüche reparieren müssen, was zu einem dysregulierten Epigenom führen könnte, einem wichtigen Faktor des Alterns.

Außerdem werden die Telomere, die Enden der DNS, in sich schnell teilenden Geweben und Stammzellen kürzer. Dies ist ein Prozess, der zur Alterung beiträgt. Diese Telomerverkürzung und -abnutzung kann auch als DNS-Instabilität oder -Schaden betrachtet werden.

Darüber hinaus beginnen während der Alterung bestimmte Teile unserer DNS herumzuspringen und sich wahllos in andere DNS-Regionen einzufügen, was auch zur genomischen Instabilität beiträgt. Substanzen wie Magnesium, NMN und Fisetin können die DNS stabilisieren oder DNS-Schäden reduzieren (siehe dazu diese Studie).

Einige Wissenschaftler sind jedoch überzeugt, dass wir vor allem aufgrund epigenetischer Dysregulierung und nicht aufgrund von DNS-Schäden altern (siehe dazu die Studien 1 und 2). In diesem Zusammenhang ist bedeutsam, dass  verschiedene Studien gezeigt haben, dass Substanzen wie Alpha-Ketoglutarat, mikrodosiertes Lithium, Vitamin C, NMN und Glycin das Epigenom und seine Regulationsfunktion verbessern können (siehe dazu die Studien 3 und 4, 5, 6 und 7).

Verkürzung und Schädigung der Telomere

Bei den Telomeren handelt es sich die äußeren Enden des DNS-Strangs. Telomere bestehen aus sich wiederholender und gefalteter DNS. Sie schützen die Enden der DNS und stabilisieren damit die DNS und sind während des Zellzyklus und für alle biologischen Vorgänge wichtig.

• Telomere wurden mit dem Altern von Zellen sowie mit deren Immortalisierung und auch mit der Entstehung von Krebs in Zusammenhang gebracht (siehe dazu die Studien 8, 9, 10, 11 und 12).

Damit der Körper wachsen und sich Gewebe erneuern können, müssen sich Zellen immer wieder teilen. Dazu schnürt sich die Außenhülle einer Zelle immer mehr ein und trennt so zwei neu entstehende Zellen voneinander ab. In der Regel entstehen aus einer Zelle zwei Tochterzellen. Doch bei jeder Zellteilung werden die Telomere kürzer, bis sie so kurz sind, dass sie die DNS nicht mehr ausreichend schützen können.

Bei sich nicht teilenden Zellen (bei denen die Telomere nicht kürzer werden) ist dies kein Problem. Dennoch können diese Zellen geschädigt werden, weil die sich teilenden Umgebungszellen, die diese Zellen ernähren und schützen, durch die Telomerverkürzung geschädigt werden.

Außerdem werden die Telomere während des Alterns nicht nur verkürzt, sondern auch beschädigt, was unsere Zellen zusätzlich belastet. Die Rate der Telomerverkürzung kann durch bestimmte Lebensstilfaktoren entweder erhöht oder verringert werden.

Eine gesunde Ernährung und sportliche Aktivitäten haben ein großes Potenzial, die Rate der Telomerverkürzung zu reduzieren oder zumindest einen übermäßigen Telomerabrieb zu verhindern, was zu einem verzögerten Auftreten von altersbedingten Krankheiten und einer längeren Lebensdauer führt (siehe dazu 13).

Proteinverklumpung

Jede Zelle enthält Millionen von Proteinen, die in einem komplexen Recyclingprozess ständig auf- und abgebaut werden. Hin und wieder werden jedoch einige Proteine nicht vollständig abgebaut. Sie verweilen dann einfach in den Zellen oder um Sie herum und beginnen zu verklumpen. Diese Proteinverklumpungen behindern die Funktion der Zellen.

Dieser sogenannte Verlust der Proteostase ist einer der Gründe, warum wir altern. Auch hier können Substanzen wie Glucosamin, mikrodosiertes Lithium und Glycin helfen, die diese Eiweißanreicherung zu verlangsamen.

Mitochondriale Dysfunktion

Jede Zelle enthält neben den Proteinen auch sehr viele Mitochondrien. Als kleine Kraftwerke wandeln Mitochondrien Sauerstoff und Nahrung zu der Energie um, die wir benötigen. Doch je älter wir werden, desto mehr werden auch die Mitochondrien geschädigt. Ohne ausreichend funktionierende Kraftwerke gehen die Zellen dann langsam zugrunde. Dies führt zu entsprechenden Alterungserscheinungen. Allerdings lässt sich auch die Funktion der Mitochondrien durch gezielte Ernährung und einige Nahrungsergänzungen unterstützen.

Seneszente Zellen

Zelluläre Seneszenz ist ein Phänomen, bei dem Zellen aufhören, sich zu teilen. Mit zunehmendem Alter erscheinen überall in unserem Gewebe seneszente Zellen. Normalerweise sollten diese Zellen absterben und sich auflösen.

Doch sie halten sich hartnäckig. Bei seneszenten Zellen (auch Zombie-Zellen genannt) handelt es sich vormals gesunde Zellen, die im Laufe der Zeit eine Menge Schäden angesammelt haben. Normalerweise sollten diese Zellen sich aufgrund ihrer Schäden selbst abtöten, aber dies geschieht nicht. Stattdessen verweilen sie und scheiden Stoffe aus, die die umliegenden gesunden Zellen schädigen.

Die Ansammlung seneszenter Zellen in der Haut trägt zum Beispiel zur Faltenbildung bei. Seneszente Zellen in den Blutgefäßen machen die Blutgefäße steifer und anfälliger für Atherosklerose. Seneszente Zellen im Gehirn tragen zu Entzündungen und Alterung des Gehirns bei.

Verschiedene Stoffe können seneszente Zellen abtöten. Bisher bekannte natürliche Stoffe mit senolytischer Wirkung sind beispielsweise die Flavonoide Quercetin und Fisetin sowie das Alkaloid Piperlongumin, das aus sogenanntem langem Pfeffer gewonnen wird (siehe dazu 14).

Rückgang der Stammzellen

Stammzellen lassen neue Zellen wachsen, die unser Gewebe wieder auffüllen. Sogenannte mesenchymale Stammzellen bilden zum Beispiel Knochen-, Knorpel- und Fettzellen. Neuronale Stammzellen erzeugen Neuronen. Hämatopoetische Stammzellen produzieren rote und weiße Blutkörperchen.

Während des Alterns nimmt die Anzahl der Stammzellen in unserem Körper ab. Außerdem funktionieren die verbleibenden Stammzellen weniger gut. Dies führt dazu, dass unser Gewebe weniger gepflegt, repariert und erneuert wird, was zur Alterung beiträgt.

Stammzellen gehen aufgrund von epigenetischen Veränderungen, DNA-Schäden, Telomerverkürzung, Proteinakkumulation, mitochondrialer Dysfunktion und anderen Alterungsmechanismen zurück. Diese Mechanismen schädigen und altern die Stammzellen.  Außerdem scheiden seneszente Zellen, die überall im Körper auftauchen, Substanzen aus, die die Funktion der Stammzellen beeinträchtigen. Auch Stammzellen selbst können seneszent werden. Substanzen wie NMN können die Gesundheit der Stammzellen verbessern (siehe dazu z.B. 15).

Fortgeschrittene Glykationsvernetzungen

Während der Alterung bilden sich Querverbindungen zwischen den Proteinen, aus denen unser Gewebe besteht. Diese Querverbindungen kleben die Proteine zusammen und machen unser Gewebe steifer. Vernetztes und zusammengeklebtes Kollagen und Elastin in der Haut und den Blutgefäßen tragen zum Beispiel zu steiferen Blutgefäßen (und damit zu Bluthochdruck) und Falten bei.

Was können wir gegen die Alterung tun?

Derzeit entwickeln Wissenschaftler auf der ganzen Welt neue Biotechnologien, um jeden dieser Alterungsmechanismen zu beeinflussen.

Sie versuchen zum Beispiel, die Zellen epigenetisch zu verjüngen, die Mitochondrien wiederzubeleben oder die Ansammlung von Proteinen und DNS-Schäden zu mildern.

In den kommenden Jahrzehnten werden weitere Technologien entwickelt werden, die darauf abzielen, dass Altern selbst zu beeinflussen.

Die Verlangsamung und teilweise Umkehrung des Alterns werden die Behandlung von altersbedingten Krankheiten deutlich verbessern, da diese Behandlungen die eigentliche Ursache dieser Krankheiten behandeln würden: das Altern selbst.

Die beste Technologie, die wir derzeit haben, um das Altern zu verlangsamen, ist jedoch unser Lebensstil. Gesunde Ernährung, spezifische Nahrungsergänzungsmittel, ausreichende und regelmäßige Bewegung, ausreichender Schlaf und Stressabbau die besten Methoden, über die wir derzeit verfügen, um länger zu leben.

Der Beitrag beschäftigt sich mit einem medizinischen Thema, einem Gesundheitsthema oder einem oder mehreren Krankheitsbildern. Dieser Artikel dient nicht der Selbst-Diagnose und ersetzt auch keine Diagnose durch einen Arzt oder Facharzt. Bitte lesen und beachten Sie hier auch den Hinweis zu Gesundheitsthemen!

ddp