Artikel zur Langlebigkeit

Wissenschaftler erforschen Langlebigkeitsgene bei Nacktmullen, um die Lebensdauer von Mäusen zu verlängern

Wissenschaftler erforschen Langlebigkeitsgene bei Nacktmullen, um die Lebensdauer von Mäusen zu verlängern
  • Es hat sich gezeigt, dass die Transplantation eines Langlebigkeitsgens aus Nacktmullen die Lebensdauer von Mäusen verlängert. 

  • Dieses Gen verlängert nicht nur die Lebensdauer, sondern kann möglicherweise auch vor bösartigen Wucherungen schützen. 

  • Durch den artenübergreifenden Export dieses Langlebigkeitsgens können Forscher möglicherweise die Lebensspanne des Menschen verlängern. 

Diese Studie wurde von ScienceDaily veröffentlicht:

Nacktmulle verfügen über einzigartige physiologische Eigenschaften, die sie von anderen Säugetieren unterscheiden.  

Von der Beinahe-Blindheit über ihre Fähigkeit, unter der Erde zu gedeihen, bis hin zum ektothermen Stoffwechsel, der die Körpertemperatur über die äußere Umgebung aufrechterhält – diese Tiere sind einzigartige Lebewesen. Das vielleicht deutlichste Erkennungsmerkmal ist jedoch die längere Lebensdauer des Nacktmulls – diese Tiere können bis zu 41 Jahre alt werden, eine erstaunliche Leistung für kleine Nagetiere. 

Forscher der Universität Rochester stellten diese Langlebigkeit fest und experimentierten mit der Isolierung des Gens, das für das lange Leben des Maulwurfs verantwortlich ist, und seiner Übertragung auf Mäuse.  

„Unsere Studie liefert einen prinzipiellen Beweis dafür, dass einzigartige Langlebigkeitsmechanismen, die sich in langlebigen Säugetierarten entwickelt haben, exportiert werden können, um die Lebensdauer anderer Säugetiere zu verbessern“, sagt Vera Gorbunova, Doris Johns Cherry-Professorin für Biologie und Medizin in Rochester. 

In diesem Artikel untersuchen wir, was die Forschung über die gesundheitlichen und lebenslangen Auswirkungen der Transplantation von Nacktmull-Rattengenen in Mäuse aussagt.  

Wir werden auch darüber nachdenken, was diese Entwicklung für die Verlängerung der menschlichen Lebensspanne bedeuten könnte. 

Einzigartige Alterungsmechanismen von Nacktmullen 

Nacktmulle genießen im Reich der Nagetiere eine besondere Langlebigkeit. Wo diese Tiere bis zu vier Jahrzehnte leben können, mögen ihre Artgenossen hamster werden nur bis zu fünf jahre alt. Andere Tiere wie der Kanadische Biber kommen der Maulwurfsratte nahe und erreichen eine Lebenserwartung von bis zu 23 Jahren, ähnlich wie das Stachelschwein, das 27 bis 28 Jahre alt werden kann.   

Verschiedene Aspekte der physiologischen und eusozialen Eigenschaften des Maulwurfs tragen zu seinem langen Leben bei. 

Nacktmulle zeigen beispielsweise eine außergewöhnliche Immunität gegen unkontrolliertes Gewebewachstum. Im Vergleich zu anderen Tieren, die eine erleben 20-46% obwohl die sterblichkeitsrate aufgrund bösartiger wucherungen sinkt, haben nacktmulle wirksame mechanismen gegen diese entwicklungen entwickelt. 

In der Vergangenheit glaubten Forscher, dass eine starke Zellresistenz für den Schutz der Nacktmulle vor Wucherungen und damit verbundenen Krankheiten verantwortlich sei. Allerdings weiter studien zeigen, dass die mikroumgebung des tieres– seine zellstrukturen und moleküle, die jede zelle umgeben, sowie das immunsystem der maulwurfsratte ersticken bösartige wucherungen im frühstadium – anstatt sofortige widerstandsmechanismen gegen diese erkrankungen bereitzustellen.  

Ebenso haben Nacktmulle als grabende Lebewesen hochwirksame Methoden entwickelt, um den begrenzten Sauerstoff, der unter der Erde verfügbar ist, zu maximieren. Durch die Anpassung an niedrige Sauerstoffwerte verfügen diese Tiere über die idealen Ressourcen, um in einer unterirdischen Umgebung zu gedeihen. 

Beim Atmen der Maulwurfsratte sauerstoffaufnahme kann zu oxidativem stress führenoder die Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) in den Mitochondrien – dem Teil der Zelle, der für die Energieproduktion verantwortlich ist. Da Maulwurfsratten diese Praxis schon in jungen Jahren anwenden, kann eine frühe Exposition gegenüber oxidativem Stress die stressbedingte Alterung verlangsamen und zu ihrer Langlebigkeit beitragen.  

Zu den einzigartigen Eigenschaften des Maulwurfs kommen noch seine Eigenschaften hinzu niedrige stoffwechselrate. Diese Lebewesen benötigen weniger Energie, um ihre täglichen Funktionen aufrechtzuerhalten. Diese niedrige Rate hängt möglicherweise mit der Notwendigkeit zusammen, die begrenzten Nahrungsressourcen unter der Erde zu verwalten.   

Die DNA-Funktionen des Maulwurfs tragen ebenfalls zu seinem langen Leben bei. Da die DNA eines der Kernmerkmale jeder Zelleinheit ist, kann der erwartete Verschleiß durch Umwelteinflüsse wie Strahlung, Chemikalien und Stoffwechselnebenprodukte diese Struktur beschädigen und zur Zellalterung führen. Nacktmulle haben sich wirksam entwickelt DNA-Reparaturmechanismen zur aufrechterhaltung der zellintegrität, was zur verlangsamung des alterungsprozesses beitragen kann. 

Aber das Herzstück der Langlebigkeit des Nacktmulls sind spezielle Moleküle –hochmolekulare Hyaluronsäure (HMW-HA). Forscher haben diese Verbindung zuvor als entdeckt der mechanismus, der dafür verantwortlich ist der Schutz der Maulwurfsratte vor lebensbedrohlichen Wucherungen und ihre hohe mittlere Lebenserwartung. Durch die Abtrennung dieser Verbindung und deren Transplantation auf andere Tiere testen Wissenschaftler eine mögliche Alternative zur Verlängerung der Lebensspanne einzelner Tiere. 

Wie verbessert die HMW-HA-Verbindung die Lebensdauer? 

Das HMW-HA-Gen ist die treibende Kraft hinter der Langlebigkeit des Nacktmulls. Diese Moleküle erhöhen nicht nur die Lebensdauer, sondern regulieren auch Kernfunktionen, die die kognitiven Fähigkeiten, die Herzgesundheit, die Gelenkfunktion und Unterstützungssysteme fördern, die typischerweise mit zunehmendem Alter degenerieren.  

Hochmolekulare Hyaluronsäure ist eine natürlich im Körper vorkommende Substanz. Wie bei Nacktmullen nachgewiesen wurde, erfüllt diese Verbindung mehrere Funktionen und ist bekannt für ihre Fähigkeit, Feuchtigkeit, Gleitfähigkeit und Gewebeintegrität aufrechtzuerhalten.  

HMW-HA wird aufgrund der Größe der Hyaluronsäuremoleküle als „hochmolekular“ bezeichnet. Der Nacktmull hat im Vergleich zu größeren Molekulargewichten menschliches niedriges molekulargewichtoder die mittelschwere molekulare säure des hahnenkamms. 

So weit wie anti-aging-eigenschaften Go, HMW-HA hat es in sich, die erwarteten Zeichen des Alterns hinauszuzögern. Diese Verbindung unterstützt die Gewebestabilität und verbessert die Homöostase. Seine entzündungshemmenden Funktionen tragen auch zur Aufrechterhaltung der Zellintegrität bei, während die antimetastatischen Eigenschaften von HMW-HA verhindern, dass sich Krankheiten in einem Organismus zwischen Zellen ausbreiten.  

HMW-HA kann für verschiedene Zwecke isoliert oder modifiziert werden. In dieser Studie haben Forscher das für die Herstellung dieser Verbindung verantwortliche Gen übertragen, um herauszufinden, ob die Langlebigkeit des Maulwurfs auf eine Maus übertragen werden kann. 

Übertragung eines Gens, das HMW-HA produziert, auf Mäuse 

Im Vergleich zum Nacktmull kann die durchschnittliche Laborratte etwa 4,5 Jahre leben. 

Forscher, die daran interessiert sind, die Lebensdauer dieser Nagetiere zu verlängern, haben ein Mausmodell genetisch verändert, um die Nacktmull-Version des Hyaluronan-Synthase-2-Gens zu produzieren, das das Protein herstellt, das HMW-HA produziert. 

Forscher fanden heraus, dass Mäuse, die mit dem Langlebigkeitsgen des Nacktmulls ausgestattet waren, besser gegen Wucherungen und bösartige Hautzellen geschützt waren. 

Diese Mäuse hatten auch eine verbesserte Gesundheit und, was am wichtigsten war, sie lebten länger als normale Mäuse. 

Als diese verbesserten Mäuse älter wurden, stellten die Forscher fest, dass sie in verschiedenen Teilen ihres Körpers weniger Anzeichen einer Entzündung zeigten, ein häufiges Zeichen des Alterns. Diese Nagetiere hatten im Vergleich zu ihren normalen Artgenossen auch einen gesünderen Darm. 

Lebensverlängerung für den Menschen? 

Der Erfolg der Transplantation von Genen von einem Säugetier auf ein anderes hat die Möglichkeit einer Lebensverlängerung beim Menschen eröffnet. „Von der Entdeckung von HMW-HA im Nacktmull bis zum Nachweis, dass HMW-HA die Gesundheit von Mäusen verbessert, vergingen zehn Jahre“, sagt Gorbunova. „Unser nächstes Ziel ist es, diesen Nutzen auf den Menschen zu übertragen.“ 

Forscher erwägen zwei Möglichkeiten, Langlebigkeitsgene möglicherweise vom Nacktmull auf den Menschen zu übertragen. Die erste besteht darin, den Prozess des Abbaus der HMW-HA-Verbindung zu verlangsamen, der durch häufige Einflüsse wie oxidativen Stress verursacht wird. Zweitens werden diese Wissenschaftler Maßnahmen ergreifen, die die Produktion dieser Gene stimulieren, um die Lebenserwartung des Menschen zu verlängern. 

„Wir haben bereits Moleküle identifiziert, die den Hyaluronan-Abbau verlangsamen, und testen sie in präklinischen Studien“, sagt Andrei Seluanov, Professor für Biologie. „Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse das erste, aber nicht das letzte Beispiel dafür liefern, wie Langlebigkeitsanpassungen einer langlebigen Art angepasst werden können, um der Langlebigkeit und Gesundheit des Menschen zu helfen.“ 

Abschluss 

Wir kratzen gerade erst an der Oberfläche der Lebensverlängerung im menschlichen und tierischen Leben. 

Allein aus dieser Studie haben Forscher herausgefunden, dass nicht nur die Lebenserwartung verbessert werden kann, sondern auch Möglichkeiten, das Wohlbefinden zu verbessern und den mit dem Alter einhergehenden Rückgang zu kontrollieren. 

Diese neuen Erkenntnisse eröffnen Möglichkeiten für ein verbessertes menschliches Wohlbefinden und ein besseres Verständnis der inneren Abläufe und Fähigkeiten lebender Organismen. 

Verweise:

Hadi F, Kulaberoglu Y, Lazarus KA, et al. Transformation nackter Maulwurfszellen. Natur. 2020;583(7814):E1-E7. doi:10.1038/s41586-020-2410-x 

Saldmann F, Viltard M, Leroy C, Friedlander G. Der Nacktmull: Ein einzigartiges Beispiel für positiven oxidativen Stress. Oxid med cell longev. 2019;2019:4502819. Veröffentlicht am 7. Februar 2019. doi:10.1155/2019/4502819 

Snetkov P, Zakharova K, Morozkina S, Olekhnovich R, Uspenskaya M. Hyaluronsäure: Der Einfluss des Molekulargewichts auf strukturelle, physikalische, physikalisch-chemische und abbaubare Eigenschaften von Biopolymeren. Polymere (Basel). 2020;12(8):1800. Veröffentlicht am 11. August 2020. doi:10.3390/polym12081800 

Gorbunova V, Takasugi M, Seluanov A. Hyaluronan geht sehr weit. Zellstress. 2020;4(9):227-229. Veröffentlicht am 17. Juli 2020. doi:10.15698/cst2020.09.231 



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