Artikel zur Langlebigkeit

Neue Maßstäbe: NMN mildert die Alterung des Skeletts, indem es ein gesundes Knochen-Fett-Gleichgewicht fördert

dem Patienten wird ein Röntgenbild der Wirbelsäule gezeigt; NMN mildert die Alterung des Skeletts, indem es ein gesundes Knochen-Fett-Gleichgewicht fördert

Der als Osteoporose bekannte Knochenabbau und -abbau, der jede dritte Frau und jeder fünfte Mann über 50 betrifft, trägt zu einem erheblichen Anstieg der Morbidität und Mortalität bei älteren Erwachsenen bei. Da die Knochen mit zunehmendem Alter brüchiger werden, kann das Skelettsystem den Körper nicht mehr vollständig stützen, was zu Brüchen, Stürzen und Gebrechlichkeit mit verminderter Unabhängigkeit und Lebensqualität führt. 

Während viele Faktoren zur Skelettalterung beitragen, könnte die verminderte Regenerationsfähigkeit mesenchymaler Stromazellen (MSCs) eine Hauptursache sein. Diese im Knochenmark vorkommenden adulten Stammzellen dienen als Bausteine ​​für das Skelettgewebe, da sie sich zu Knochenzellen namens Osteoblasten entwickeln können. Mit zunehmendem Alter neigen die Zellen, zu denen MSCs beitragen, jedoch dazu, sich zu verschieben – statt mehr Osteoblasten zu bilden, beginnen sie, sich bevorzugt zu Adipozyten oder Fettzellen zu entwickeln. Mit dieser Veränderung des Knochen-Fett-Gleichgewichts steigt das Risiko für Osteoporose und Fettansammlung, was mit zunehmendem Alter zu einer schlechteren Gesundheit und der Entwicklung chronischer Krankheiten führt. 

Obwohl die Anzahl und Funktionalität von MSCs mit zunehmendem Alter abnimmt, glauben Forscher, dass es einige Möglichkeiten gibt, diesem Rückgang entgegenzuwirken – und damit das bei alternden Erwachsenen häufig auftretende Knochen-Fett-Ungleichgewicht zu verbessern. Ein solcher Weg ist mit Nicotinamidmononukleotid (NMN), einem Vorläufer von Nicotinamidadenindinukleotid (NAD+) – einem lebenswichtigen Coenzym für die Zellfunktion, Energieproduktion und Regulierung des Alterungsprozesses. In einer aktuellen Studie veröffentlicht in Zelltod und Krankheitsong und Kollegen untersuchten, wie NMN sowohl in zellbasierten als auch in tierischen Altersmodellen das Gleichgewicht von der Fettbildung zur Knochenstärkung verschiebt, beginnend mit seiner Rolle bei der Steigerung der MSC-Menge und -Qualität. Da die Unfähigkeit von MSCs, sich zu regenerieren, mit vielen anderen Krankheiten zusammenhängt, die von neurodegenerativen bis hin zu metabolischen Erkrankungen reichen, legt diese Studie nahe, dass NMN eine vielversprechende Therapie zur Bekämpfung von viel mehr als nur Osteoporose sein könnte.

röntgenaufnahme der Schulter; Da die Knochen mit zunehmendem Alter brüchiger werden, kann das Skelettsystem den Körper nicht mehr vollständig stützen, was zu Brüchen, Stürzen und Gebrechlichkeit mit verminderter Unabhängigkeit und Lebensqualität führt.

Wie alternde Zellen zum Knochen-Fett-Ungleichgewicht beitragen

Da es sich bei MSCs um langlebige Zellen handelt, sind sie anfälliger dafür, vom Alterungsprozess betroffen zu sein, was zu einer erhöhten Funktionsstörung und Unfähigkeit zur Regeneration führt. Um ein Leben lang neue und gesunde Knochenzellen zu bilden, müssen Osteoblasten kontinuierlich durch neue Knochenzellen ersetzt werden, die aus MSCs stammen. Mit zunehmendem Alter kommt es jedoch zu einem Rückgang der MSC-Funktionalität, der auf Entzündungen und oxidativen Stress zurückzuführen ist – die Bildung reaktiver Verbindungen, die Zellen und DNA schädigen – oder auf eine verminderte Autophagie, unser internes Recyclingprogramm, das giftige oder dysfunktionale Zellen aus dem Körper entfernt. Diese altersbedingten Schäden werden teilweise durch epigenetische Veränderungen kontrolliert – reversible Modifikationen, die nicht die DNA-Sequenz selbst verändern, sondern vielmehr zu Veränderungen der Genaktivität führen, je nachdem, wie Ihr Körper die DNA liest. Durch diese epigenetischen Veränderungen weichen MSCs von ihrer normalen Differenzierung in Osteoblasten ab, was zu einem Knochen-Fett-Ungleichgewicht führt, das für Skelettalterung und Osteoporose charakteristisch ist.

NMN gibt den Ausschlag für stärkere Knochen

In dieser Studie setzen Song und Kollegen auf NMN, um das Gleichgewicht zwischen Knochen und Fett wieder ins Gleichgewicht zu bringen, da ein Rückgang des NAD+-Spiegels mit beschleunigtem Altern und der Entwicklung chronischer Krankheiten in Zusammenhang steht – einschließlich osteoporose. Zunächst verabreichte das Forscherteam einer Probe von MSCs aus dem Knochenmark von Mäusen NMN und stellte fest, dass der NAD+-Vorläufer die Expansion der MSCs in der Zellkultur deutlich steigerte, was bedeutete, dass sie sich erfolgreich regenerieren konnten. Darüber hinaus hat NMN das Gleichgewicht zwischen knochenfördernder Osteogenese und fettbildender Adipogenese verschoben. Nach der Anwendung von NMN entwickelten sich die MSCs viel eher zu Osteoblasten als zu Adipozyten, was darauf hindeutet, dass NMN die Knochenbildung fördert. Darüber hinaus wurden essentielle Gene, die an der Osteogenese beteiligt sind, nach der NMN-Behandlung deutlich hochreguliert.

Von da an fragten sich die Forscher, ob sich diese Ergebnisse von Zellen in einer Schale auf Mäuse übertragen lassen. In einer Gruppe von Mäusen mittleren Alters zeigten diejenigen, die NMN erhielten, ein signifikanteres Knochenwachstum und eine geringere Entwicklung von Fettzellen, mit erhöhten Markern für die Knochengesundheit, einschließlich Dicke und Dichte. Mit der NMN-Behandlung wurde die typische altersbedingte Verringerung des Knochenwachstums wiederhergestellt. 

Das unverzichtbare Duo aus NMN und SIRT1

Schließlich untersuchten Song und Kollegen, ob die Verbindung SIRT1 (Sirtuin-1) eine Rolle dabei spielt, wie NMN die Osteoblasten- und Knochenbildung fördert. Sirtuine sind eine Familie von Proteinen, die eine wesentliche Rolle für Gesundheit und Langlebigkeit spielen. Wenn die Aktivität dieser sogenannten „Langlebigkeitsgene“ nachlässt, kann es zu Alterung und chronischen Krankheiten kommen. Da Sirtuine von NAD+ abhängig sind, kann NMN die Aktivität der Sirtuine steigern, indem es zunächst den NAD+-Spiegel erhöht. Es wird angenommen, dass eines der Sirtuine, SIRT1, besonders an der Knochengesundheit und dem Knochenstoffwechsel beteiligt ist, was das Forscherteam zu der Frage veranlasste, ob die SIRT1-Aktivität für NMN notwendig ist, um die Osteogenese und ein gesundes Knochen-Fett-Gleichgewicht zu fördern – und es stellte sich heraus, dass dies auch der Fall ist .

Dieselben Mäuse mittleren Alters, die NMN erhielten und eine knochenstärkende Wirkung sahen, verdoppelten auch die SIRT1-Aktivität in ihren MSCs im Vergleich zu Mäusen, die das NMN nicht erhielten. Umgekehrt kam es in NMN-behandelten Zellkulturen mit deletiertem SIRT1 bei den MSCs zu einer unterdrückten Osteogenese und einer erhöhten Adipogenese, was darauf hindeutet, dass das Sirtuin für NMN erforderlich ist, um seine knochenausgleichende Aufgabe zu erfüllen. Bemerkenswerterweise überlebten Mäuse, bei denen SIRT1 deletiert war, nicht lange genug, um in diesem Experiment untersucht zu werden, was die Bedeutung dieses Proteins für Gesundheit und Langlebigkeit unterstreicht.

laborwissenschaftler forscht; Die Verabreichung von nmn an ​​Stammzellen steigerte die Osteogenese

Kampf gegen die Skelettalterung, ein Osteoblast nach dem anderen

Die Ergebnisse dieser Studie befürworten NMN als potenzielle Therapieoption für Krankheiten, die auf eine MSC-Dysfunktion und mangelnde Regeneration mit zunehmendem Alter zurückzuführen sind, einschließlich Osteoporose. Durch die Erhöhung des NAD+-Spiegels erhöht ergänzendes NMN sowohl die SIRT1-Aktivität als auch die Osteogenese und reguliert so effektiv das Knochen-Fett-Ungleichgewicht, das mit zunehmendem Alter auftritt und Knochenschwund verursacht. Da in der Regel ein Mangel an MSC-reichen Knochenmarksspenden besteht und es bei der Kultivierung von MSCs im Labor einige logistische Probleme gibt, könnte NMN eine einfachere Alternative zur Rettung altersbedingter Knochenmarkverluste sein. Die Autoren kommen zu dem Schluss: „Unsere Studie belegt, dass NMN eine vielversprechende potenzielle Therapie für die MSC-Erweiterung und Verjüngung gealterter MSCs ist.“ Obwohl in dieser Studie das Knochenwachstum beim Menschen nicht getestet wurde, deuten diese Ergebnisse auf die Fähigkeit von NMN hin, altersbedingten Knochenschwund und Osteoporose in Zukunft zu bekämpfen oder zu verhindern.


Verweise: 

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Ullah I, Subbarao RB, Rho GJ. Humane mesenchymale Stammzellen – aktuelle Trends und Zukunftsaussichten. Biosci-Vertreter. 2015;35(2):e00191. Veröffentlicht am 28. April 2015. doi:10.1042/BSR20150025



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