In einer kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Cell veröffentlichten Studie präsentierten López-Otín und Kollegen (2023) eine aktualisierte Version ihrer weithin anerkannten Theorie zu den „Kennzeichen des Alterns“. Diese Theorie geht davon aus, dass der Alterungsprozess durch biologische Mechanismen oder „Kennzeichen“ angetrieben wird, die im Laufe der Zeit zum Rückgang der Zell- und Gewebefunktionen beitragen. Dieser umfassende zusammenfassende Artikel befasst sich mit den Einzelheiten dieser bahnbrechenden Studie und ihren Auswirkungen auf unser Verständnis des Alterungsprozesses.

Einführung

Altern ist ein komplexer und multifaktorieller Prozess, der alle lebenden Organismen betrifft, von Einzellern bis hin zu mehrzelligen Organismen wie dem Menschen. Trotz umfangreicher Forschungsanstrengungen im Laufe der Jahre müssen die zugrunde liegenden Ursachen des Alterns noch besser verstanden werden. Im Jahr 2013 schlugen López-Otín und Kollegen eine neue Theorie über die Kennzeichen des Alterns vor, die seitdem breite Anerkennung gefunden und die Forschung auf dem Gebiet der Alterungsbiologie beeinflusst hat. In ihrer neuesten Studie präsentieren die Autoren eine aktualisierte Version dieser Theorie, die die jüngsten Fortschritte in unserem Verständnis der molekularen Mechanismen berücksichtigt, die dem Altern zugrunde liegen.

Die ursprünglichen 9 Kennzeichen des Alterns

Laut ihrer ursprünglichen Studie aus dem Jahr 2013 gehen die Grundpfeiler der Alterungstheorie davon aus, dass neun miteinander verbundene biologische Mechanismen zum Altern beitragen. Diese Mechanismen sind:

Genomische Instabilität

Genomische Instabilität bezeichnet die Anhäufung von DNA-Schäden und Mutationen im Laufe der Zeit, die zu Zellfunktionsstörungen und Zelltod führen können. Dieses Merkmal wird mit verschiedenen altersbedingten Krankheiten, darunter Krebs, in Verbindung gebracht.

Telomerverschleiß

Telomere sind Schutzkappen an den Enden der Chromosomen, die bei jeder Zellteilung kürzer werden. Der Verlust der Telomere kann zu Zellalterung, irreversiblem Wachstumsstopp und Zelltod führen.

Epigenetische Veränderungen

Epigenetische Veränderungen beziehen sich auf Modifikationen in Genexpressionsmustern, die keine Änderungen in der zugrunde liegenden DNA-Sequenz mit sich bringen. Diese Veränderungen können verschiedene zelluläre Prozesse beeinflussen und zu altersbedingten Phänotypen beitragen.

Verlust der Proteostase

Proteostase bezeichnet die Aufrechterhaltung der korrekten Proteinfaltung, des Proteintransports und des Proteinabbaus innerhalb der Zellen. Mit zunehmendem Alter nimmt die Fähigkeit der Zellen zur Aufrechterhaltung der Proteostase ab, was zur Ansammlung fehlgefalteter und beschädigter Proteine ​​führt.

Deregulierte Nährstofferfassung

Nährstoffsensorische Bahnen wie die Insulin/IGF-1- und mTOR-Bahnen regulieren Stoffwechsel und Wachstum. Eine Fehlregulierung dieser Bahnen kann zu altersbedingten Phänotypen wie Insulinresistenz und Sarkopenie beitragen.

Mitochondriale Dysfunktion

Mitochondrien sind Organellen, die eine entscheidende Rolle bei der Energieproduktion und dem Zellstoffwechsel spielen. Eine mitochondriale Dysfunktion kann zu oxidativem Stress, Entzündungen und beeinträchtigten Zellfunktionen führen.

Zelluläre Seneszenz

Wie bereits erwähnt, bezeichnet zelluläre Seneszenz einen Zustand irreversiblen Wachstumsstillstands, der durch verschiedene Stressfaktoren, darunter DNA-Schäden und Telomerschwund, ausgelöst werden kann. Seneszente Zellen können zu Gewebefunktionsstörungen und Entzündungen beitragen.

Erschöpfung der Stammzellen

Stammzellen sind für die Regeneration und Reparatur von Gewebe unerlässlich. Mit zunehmendem Alter nehmen Anzahl und Funktion der Stammzellen ab, was zu einer beeinträchtigten Gewebereparatur und einem erhöhten Risiko altersbedingter Erkrankungen führt.

Veränderte interzelluläre Kommunikation

Die Kommunikation zwischen Zellen ist für die ordnungsgemäße Funktion von Geweben und Organen von entscheidender Bedeutung. Mit zunehmendem Alter nimmt die Qualität und Quantität der interzellulären Kommunikation ab, was zu Gewebefunktionsstörungen und Erkrankungen führt.

Was ist neu an ihrer aktualisierten Studie, die wissenschaftliche Erkenntnisse der letzten zehn Jahre zusammenfasst?

In ihrer neuesten Studie „ Hallmarks of Aging: An Expanding Universe“, die 2023 in Cell veröffentlicht wurde, fügten López-Otín und Kollegen ihrer Liste drei neue Kennzeichen hinzu: Dysbiose, chronische Entzündung und gestörte Makroautophagie.

Dysbiose bezeichnet ein Ungleichgewicht der mikrobiellen Gemeinschaft im Darm, das zu chronischen Entzündungen und anderen negativen gesundheitlichen Folgen führen kann. Die Autoren gehen davon aus, dass Dysbiose ein Kennzeichen des Alterns ist, da sie bei älteren Erwachsenen häufig auftritt und zu altersbedingten Krankheiten wie Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen beiträgt.

Chronische Entzündungen sind ein weiteres neu hinzugekommenes Kennzeichen des Alterns. Chronische Entzündungen treten auf, wenn das Immunsystem ständig aktiviert ist und zu Gewebeschäden und Funktionsstörungen führen kann. Die Autoren gehen davon aus, dass chronische Entzündungen ein Schlüsselmerkmal des Alterns sind und zu vielen altersbedingten Krankheiten beitragen, darunter Alzheimer, Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Eine gestörte Makroautophagie ist das dritte neu hinzugekommene Kennzeichen des Alterns. Makroautophagie ist ein zellulärer Prozess, der beschädigte oder funktionsgestörte Organellen und Proteine ​​beseitigt. Wenn die Makroautophagie gestört ist, können sich diese beschädigten Komponenten in den Zellen ansammeln, was zu zellulären Funktionsstörungen und Krankheiten führt. Die Autoren schlagen vor, dass eine gestörte Makroautophagie ein Kennzeichen des Alterns ist, da sie bei älteren Erwachsenen häufig vorkommt und zu altersbedingten Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und Krebs beiträgt.

Abschluss

Die neueste Studie von López-Otín und Kollegen unterstreicht die Bedeutung von Dysbiose, chronischer Entzündung und gestörter Makroautophagie im Alterungsprozess. Diese neu hinzugekommenen Kennzeichen wurden sorgfältig untersucht und ihre Bedeutung für die Entstehung von Krankheiten und andererseits für deren Vorbeugung ist seit Jahren bekannt. Daher ist es großartig zu sehen, dass die Autoren ihr Konzept zu den Kennzeichen des Alterns erweitern und aktualisieren. Indem wir die zugrundeliegenden biologischen Mechanismen verstehen, können wir Interventionen und Behandlungen entwickeln, um die Gesundheitsspanne zu verbessern und die Belastung durch altersbedingte Krankheiten zu verringern.

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PS: Lesen Sie auch den vorherigen Artikel (veröffentlicht im 09/2022) über die 9+1 Kennzeichen des Alterns und wie man sie umkehren kann, um tiefer in die Präventionsseite einzusteigen!