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Tick, Tack, biologische Uhr: Ein Blick auf die Faktoren, die das innere Altern beschleunigen

viele Faktoren beschleunigen das Altern und unsere biologischen Uhren

Während Sie davon ausgehen, dass das Altern dadurch bestimmt wird, wie viele Kerzen jedes Jahr auf Ihrer Geburtstagstorte stehen, verwenden Forscher eine Vielzahl biologischer Marker, um anzuzeigen, wie schnell Ihre Zellen, Organe und Gewebe altern. Im Gegensatz zum chronologischen Alter, das die Anzahl der Jahre misst, die Sie auf der Erde verbracht haben, bewertet das biologische Alter Schäden und Funktionsstörungen zellulärer Marker. Und während diese beiden in jungen Jahren dazu neigen, sich anzugleichen, können sie mit zunehmendem Alter immer weiter auseinanderdriften. Mit einer beschleunigten biologischen Uhr ist es wahrscheinlicher, dass altersbedingte Krankheiten wie Demenz, Herzerkrankungen, Arthritis oder Sehverlust früher auftreten. Auf der anderen Seite kann die Beibehaltung gesunder Gewohnheiten ein Leben lang dazu führen, dass Sie unabhängig vom chronologischen Alter biologisch jung bleiben. Allerdings sind sich die Forscher noch nicht einig, wie sich der Alterungsprozess am besten messen lässt. 

In einer im Februar 2021 veröffentlichten Studie eLifeziel eines Kooperationsteams aus Amsterdam und Virginia war es, die Beziehung zwischen mehreren Biomarkern – auch als biologische Uhren bekannt – zu bestimmen und herauszufinden, ob ein kombiniertes Modell mit fünf wichtigen Biomarkern das biologische Alter besser vorhersagen kann als jeder einzelne Marker allein. Wie der Hauptautor Rick Jansen zusammenfasst: „Um ein besseres Verständnis der Mechanismen zu entwickeln, die dem biologischen Altern zugrunde liegen, wollten wir untersuchen, wie Indikatoren des biologischen Alterns miteinander in Beziehung stehen, wie sie mit Determinanten der körperlichen und geistigen Gesundheit zusammenhängen und ob ein kombinierter Zusammenhang besteht.“ Die biologische Uhr, die sich aus allen Altersindikatoren zusammensetzt, ist ein besserer Indikator für die Gesundheit.“ Mit dieser Studie verdeutlichen Jansen und Kollegen die Unterschiede zwischen verschiedenen Markern der inneren Alterung und unterstreichen, wie wichtig es ist, sich bei der Bestimmung des biologischen Alters nicht auf eine einzelne Uhr zu verlassen.

Die großen Fünf: Wie wird die innere Alterung gemessen?

Obwohl es viele Möglichkeiten gibt, das Altern zu betrachten, untersuchten diese Forscher fünf verschiedene biologische Uhren, die zuvor auf ihren Zusammenhang mit beschleunigtem Altern und Krankheiten untersucht wurden: 

  • Telomerlänge: Telomere sind die Endkappen an den Chromosomenspitzen, die sie vor Schäden und Funktionsstörungen schützen. Telomere verkürzen sich mit jeder Zellteilung, um wichtige genetische Informationen zu bewahren; Wenn eine Zelle das Ende ihres Telomers erreicht, kann sie sich nicht mehr vermehren und verliert ihre Funktion. Kürzere Telomere werden durchweg mit einer kürzeren Lebenserwartung und einem erhöhten Risiko chronischer Erkrankungen in Verbindung gebracht.
  • Epigenetik: Das epigenetische Alter wird anhand chemischer Veränderungen der DNA gemessen. Dazu gehört die DNA-Methylierung – das Hinzufügen einer Methylgruppe zur DNA –, die nicht die DNA-Sequenz selbst verändert, sondern vielmehr zu Veränderungen der Genaktivität führt. Da mit zunehmendem Alter die Menge an methylierter DNA deutlich zunimmt, wird diese epigenetische Uhr oft als hervorragende Darstellung des biologischen Alters angesehen.
  • Transkriptomik: Veränderungen am Transkriptom, also am gesamten Satz von Boten-RNA-Molekülen, die Proteine ​​aus genetischem Material synthetisieren, stehen im Zusammenhang mit der biologischen Alterung. Mit zunehmendem Alter kommt es zu einem Verlust der Transkriptionsregulation, wodurch sich der Bauplan für die Proteinsynthese verändert.
  • Metabolomik: Dies ist die Untersuchung des Metaboloms – einer Gruppe kleiner Moleküle, die am Stoffwechsel beteiligt sind und Metaboliten genannt werden. Zu den altersbedingten Veränderungen des Metaboloms können eine Verringerung des lebenswichtigen Coenzyms NAD+ und ein Anstieg entzündlicher Metaboliten gehören. 
  • Proteomik: Die Proteomik untersucht das Proteom, also die gesamte Ansammlung von Proteinen im Körper. Mit zunehmendem Alter verschlechtert sich die ordnungsgemäße Synthese, Faltung und Regulierung von Proteinen. 

Während diese fünf Marker unterschiedliche biologische Mechanismen im Körper messen, verändern sie sich alle oder werden mit zunehmendem Alter fehlreguliert. Die meisten Studien betrachten nur ein oder zwei davon; Allerdings ist es unwahrscheinlich, dass eine einzelne biologische Uhr den Alterungsprozess vollständig erfassen kann.

Deshalb untersuchten Jansen und Kollegen in einer Kohorte von etwa 3.000 Erwachsenen aus der niederländischen Studie zu Depressionen und Angstzuständen, wie diese Biomarker miteinander interagieren. Obwohl nicht alle Teilnehmer über Messungen aller biologischen Uhren verfügten – nur 653 Personen verfügten über alle fünf –, lieferten die Daten neue Erkenntnisse darüber, wie individuelle Faktoren diese Marker des Alterns beeinflussen, von der Demografie über die Wahl des Lebensstils bis hin zur körperlichen und geistigen Gesundheit. 

DNA-Schäden können die biologische Alterung beschleunigen

Was lässt diese biologischen Uhren schneller ticken?

Für jede der fünf biologischen Uhren berechnete das Forschungsteam die Zusammenhänge zwischen diesen Markern und etwa einem Dutzend Determinanten der Gesundheit – wie etwa Geschlecht, Raucherstatus und körperliche Aktivität, um nur einige zu nennen. Die stärksten Zusammenhänge wurden zwischen Geschlecht und biologischem Alter festgestellt, da in dieser Studie festgestellt wurde, dass Männer biologisch älter sind als Frauen. Mit Ausnahme des Proteomalters hatten Männer bei den anderen vier biologischen Uhren ein höheres Alter. Weitere Zusammenhänge im Zusammenhang mit dem Lebensstil waren der Alkoholkonsum, der das proteomische Alter beschleunigte, und das Rauchen von Zigaretten, was zu kürzeren Telomeren und einer erhöhten transkriptomischen, proteomischen und metabolomischen Alterung führte. 

Im Hinblick auf die körperliche Gesundheit korrelierte ein höherer BMI (Body-Mass-Index) bei allen fünf Markern stark mit einem höheren biologischen Alter. Es überrascht nicht, dass chronische Krankheitszustände mit einem erhöhten biologischen Alter verbunden sind. Insbesondere endokrine Erkrankungen (einschließlich Diabetes) wurden mit fortgeschrittener proteomischer Alterung in Verbindung gebracht, und das metabolische Syndrom – eine Gruppe von Erkrankungen, zu denen hoher Blutdruck und Zucker, Fettleibigkeit sowie abnormale Cholesterin- und Lipidwerte gehören – fortgeschrittenes Altern, das mit allen Uhren außer der Epigenetik zusammenhängt . Und schließlich war, und etwas überraschend, eine signifikante Verbindung zwischen chronischer Depression und erhöhtem epigenetischen und proteomischen Alterungsprozess hergestellt, was den bislang unbestätigten Zusammenhang zwischen psychischen Störungen und Alterung unterstreicht. Allerdings waren die Gesamtkorrelationen und Überlappungen zwischen den fünf biologischen Alterungsuhren gering, was darauf hindeutet, dass die Messung nur eines dieser Alterungsindikatoren möglicherweise nicht ausreicht, um das biologische Alter zu quantifizieren.

Als nächstes entwickelten Jansen und Kollegen einen Algorithmus, der die Daten der 653 Teilnehmer mit allen fünf Biomarkern zu einem zusammengesetzten Score des biologischen Alterns kombinierte. In dieser kombinierten biologischen Uhr wurden signifikantere Korrelationen beobachtet. Die stärksten Zusammenhänge zwischen dem biologischen Alter und den Gesundheitsdeterminanten bestanden darin, dass man männliches Geschlecht hatte, rauchte und einen hohen BMI, eine chronische Depression oder ein metabolisches Syndrom hatte. Darüber hinaus deckte dieser zusammengesetzte Score einen Zusammenhang zwischen der Belastung durch Kindheitstraumata und einem höheren biologischen Alter auf, was die Annahme, dass sich die psychische Gesundheit auf das Altern auswirkt, weiter untermauert. Diese gewichtigeren Zusammenhänge im kombinierten biologischen Score legen nahe, dass die Verwendung von mehr als einem – idealerweise allen fünf – Biomarkern besser vorhersagen kann, wie schnell jemand innerlich altert. 

Zukünftige Ziele: Die Zeit verlangsamen

Obwohl einige dieser Faktoren, wie zum Beispiel die Geburt eines männlichen Geschlechts und ein Kindheitstrauma, nicht geändert werden können, können andere verändert werden, um das biologische Altern zu verlangsamen, einschließlich der Aufrechterhaltung eines gesunden Körpergewichts und Blutzuckerspiegels sowie des Verzichts auf das Rauchen. Obwohl bekannt ist, dass chronische Krankheiten wie Diabetes und das metabolische Syndrom das Altern beschleunigen, wurde dem Zusammenhang des Alterns mit psychischen Störungen weniger Aufmerksamkeit geschenkt, was darauf hindeutet, dass die Unterstützung der psychischen Gesundheit ein neues potenzielles Ziel zur Verlangsamung des Alterns darstellt. „Zusammengenommen tragen unsere Ergebnisse zum Verständnis und zur Identifizierung biologischer Altersdeterminanten bei, die für die Entwicklung von Endpunkten für die klinische und epidemiologische Forschung wichtig sind“, schließen die Autoren. Je mehr wir über die Definition und Quantifizierung des Alterns auf zellulärer Ebene wissen, desto mehr Türen öffnen sich, um es zu verhindern, zu behandeln oder umzukehren.


Verweise:

Jansen R, Han LK, Verhoeven JE, et al. Eine integrative Studie über fünf biologische Uhren für die somatische und psychische Gesundheit. Elife. 2021;10:e59479. Veröffentlicht am 9. Februar 2021. doi:10.7554/eLife.59479



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