Artikel zur Langlebigkeit

Visuelle Vitalität: Studie zeigt, dass eine eingeschränkte Ernährung die zirkadiane Augenalterung verzögert und so die Lebensdauer verlängert

Visuelle Vitalität: Studie zeigt, dass eine eingeschränkte Ernährung die zirkadiane Augenalterung verzögert und so die Lebensdauer verlängert

Die Veränderungen unserer Sehkraft können so allmählich erfolgen, dass Sie sie zunächst kaum bemerken. Doch ab dem 40. Lebensjahr verschlechtert sich das Sehsystem langsam, was dazu führt, dass man Bücher immer weiter weg hält, häufiger zur Brille greift als zuvor oder Probleme beim Autofahren im Dunkeln hat.   

Abgesehen von den frustrierenden Belästigungen, die der Verlust des Sehvermögens mit zunehmendem Alter mit sich bringt, vermuten Forscher jetzt, dass die visuelle Alterung die Lebenserwartung direkt regulieren kann – und dass unsere Augen auch der Zusammenhang zwischen Kalorieneinschränkung und längerer Lebenserwartung sein könnten. In einer aktuellen Studie veröffentlicht in Naturkommunikationforscher des Buck Institute demonstrieren erstmals einen direkten Zusammenhang zwischen Ernährungseinschränkungen, zirkadianem Rhythmus, Augengesundheit und Lebensdauer bei Fruchtfliegen.

Das alternde Auge 

Alterung geht mit einem fortschreitenden Rückgang der Sehfunktion und Augenerkrankungen einher – und dies kann in der Lebensmitte beginnen, viel früher im Leben, als viele denken. 

Forscher glauben, dass Veränderungen des zirkadianen Rhythmus – unserer inneren 24-Stunden-Uhr – ein ursächlicher Faktor dafür sind, wie schnell oder langsam unsere Augen altern. Dies wurde in Tierversuchen beobachtet, bei denen Mäuse mit Mutationen in den Genen der zirkadianen Uhr eine vorzeitige Augenalterung zeigten. 

Progressive Verschlechterungen der zirkadianen Rhythmusfunktion sind ein häufiges Zeichen des Alterns. (Wenn Sie früher bis 9 Uhr morgens geschlafen haben, jetzt aber mit dem Wehen der Hähne aufwachen, ist dies ein Paradebeispiel für altersbedingte zirkadiane Veränderungen.) Veränderungen unserer inneren Uhren sind jedoch möglicherweise nicht nur ein Biomarker des Alterns, sondern vielmehr das Ergebnis , könnte eine Störung des zirkadianen Rhythmus eine ursächliche Rolle beim Altern spielen.

Darüber hinaus ist die visuelle Alterung auch mit Störungen in anderen Organen und Geweben verbunden, einschließlich einer schlechten Stoffwechsel-, Herz-Kreislauf- und kognitiven Gesundheit. Leitender Autor dieser Studie und Buck Institute Professor Pankaj Kapahi, Ph.D., zustände„Unsere Studie argumentiert, dass es sich um mehr als nur einen Zusammenhang handelt: Funktionsstörungen des Auges können tatsächlich zu Problemen in anderen Geweben führen.“

Allerdings sind die molekularen Mechanismen, die dahinterstecken, warum die zirkadiane Uhr die Augenalterung beeinflusst, nicht vollständig verstanden – bis jetzt, mit dieser Forschung von Hodge und Kollegen. 

Visuelle Vitalität: Studie zeigt, dass eine eingeschränkte Ernährung die zirkadiane Augenalterung verzögert und so die Lebensdauer verlängert

Wie das, was wir sehen, unsere Lebenserwartung verändert

Eine diätetische (oder kalorische) Einschränkung – die Reduzierung der täglich aufgenommenen Gesamtkalorien oder Nährstoffe – ist es ist bekannt, dass es Krankheiten verzögert und die Lebensdauer verlängert. Die Mechanismen, die diese Vorteile bewirken, hängen möglicherweise eng mit unserer inneren Uhr zusammen, da eine eingeschränkte Ernährung mit zunehmendem Alter die zirkadiane Funktion verbessert und erhält.

Hodge und Kollegen untersuchten spezialisierte Neuronen im Auge, die Licht erkennen – Photorezeptorzellen –, um weitere Geheimnisse dieser Mechanismen aufzudecken. Das Forschungsteam vermutet, dass Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) Photorezeptorzellen können als leistungsstarkes Modell für visuelle und Netzhautdegeneration dienen – obwohl wir sicherlich keine Fliegen sind, sind sie ein häufig verwendetes Modell in der biologischen Forschung. Als Hauptautor Brian Hodge, Ph.D., erklärt„Die Fruchtfliege hat eine so kurze Lebensdauer, was sie zu einem wirklich schönen Modell macht, mit dem wir viele Dinge auf einmal untersuchen können.“

Photorezeptoren – sowohl bei Fliegen als auch bei Säugetieren wie uns – verfügen über intrinsische molekulare Uhren, die viele physiologische Prozesse zeitlich regulieren, darunter Stoffwechsel, Lichtempfindlichkeit und Pigmentproduktion. 

Ein vorheriger studie forscher des gleichen Teams fanden heraus, dass Fruchtfliegen bei einer kalorienreduzierten Ernährung erhebliche Veränderungen in ihrem zirkadianen Rhythmus und eine längere Lebensdauer aufwiesen. Seit Jahrzehnten verifizieren Forscher den Zusammenhang zwischen Kalorienrestriktion und Lebensverlängerung bei Affen, Nagetieren und kleineren Arten. Umgekehrt ernähren sich Mäuse ungesund und fettreich ausstellungsstück störung des zirkadianen Rhythmus in einer Weise, die das Altern beschleunigt. 

Obwohl vermutet wurde, dass die circadiane Uhr einer der Hauptakteure in diesem Zusammenhang ist, war es überraschend, dass in dieser Studie mit Fruchtfliegen das Auge die Lebensspanne direkt regulierte. Wie Kapahi sagt: „Wir zeigen jetzt, dass Fasten nicht nur die Sehkraft verbessert, sondern dass das Auge tatsächlich eine Rolle bei der Beeinflussung der Lebensdauer spielt.“

Tick, Tack, Uhr

In dieser Studie untersuchten Hodge und Kollegen zunächst die Genaktivität bei Fruchtfliegen, um herauszufinden, welche zeitabhängig schwankten. Dabei fanden sie viele Gene, die sowohl auf die Ernährung als auch auf die Zeit reagierten oder „rhythmisch“ waren. Die Fliegen erhielten entweder eine uneingeschränkte Diät oder eine mit nur 10 % der Standardproteinmenge – die Gruppe mit diätetischen Einschränkungen.

Die rhythmischen Gene, die durch Ernährungseinschränkungen aktiviert wurden, schienen alle von den Photorezeptoren der Fliegen zu stammen, was das Team des Buck Institute zu der Frage veranlasste, wie die Augenfunktion mit den Auswirkungen von Ernährungseinschränkungen auf die Langlebigkeit zusammenhängt. Von dort aus führten sie verschiedene Experimente durch, um diese Theorien zu testen, darunter eines, das zeigte, dass Fliegen, die in ständiger Dunkelheit leben, eine deutlich längere Lebensdauer hatten. (Dies könnte der Grund sein, warum Nacktmulle – die sich so entwickelt haben, dass sie praktisch blind sind – die langlebigsten Nagetiere sind.) 

Das Team fand außerdem heraus, dass die Manipulation der zirkadianen Gene – das primäre trägt den treffenden Namen CLOCK – in Photorezeptoren die visuelle Alterung beeinflusst. Fruchtfliegen ohne aktives CLOCK-Gen zeigten einen beschleunigten Rückgang der visuellen Seneszenz – den irreversiblen Wachstumsstopp von Zellen – und eine Verringerung der Verhaltens- und elektrischen Reaktionen auf Licht in ihren Photorezeptoren. Ernährungseinschränkungen verlangsamten den typischen altersbedingten Sehverlust bei Fliegen mit normalen zirkadianen Genen. Aber Fliegen ohne CLOCK hatten nur einen minimalen Schutz gegen diese Rückgänge, was darauf hindeutet, dass die Fähigkeit einer Ernährungseinschränkung, visuelle Markierungen zu verbessern, von einer gesunden CLOCK-Funktion abhängt. 

Hodge und Kollegen fragten sich dann, ob die durch Ernährungseinschränkungen aktivierten rhythmischen Photorezeptor-Gene auch die Lebensdauer beeinflussen – und es stellte sich heraus, dass dies der Fall war. Fliegen ohne das CLOCK-Gen hatten selbst bei eingeschränkter Ernährung eine deutlich kürzere Lebensdauer.

Auf der anderen Seite hatten Fliegen mit erhöhter CLOCK-Aktivität in ihren Photorezeptoren ein längeres Leben. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass eine größere CLOCK für die vollständige Verlängerung der Lebensspanne aufgrund einer Ernährungseinschränkung erforderlich war. 

„Die Feststellung, dass das Auge selbst, zumindest bei der Fruchtfliege, die Lebensdauer direkt regulieren kann, war für uns eine Überraschung“, sagte der Hauptautor Brian Hodge, Ph.D.

Visuelle Vitalität: Studie zeigt, dass eine eingeschränkte Ernährung die zirkadiane Augenalterung verzögert und so die Lebensdauer verlängert

Ich freue mich auf

Insgesamt beschleunigt die Störung der CLOCK-Funktion des Photorezeptors den Sehverlust und verkürzt die Lebensdauer. Umgekehrt schützt eine erhöhte CLOCK-Aktivität vor Sehverlust und Funktionsstörungen der Photorezeptoren. In Kombination mit einer diätetischen Einschränkung zeigten Fruchtfliegen eine deutlich längere Lebensdauer und ein optimales Überleben. 

Die Autoren stellen fest: „Unsere Ergebnisse belegen, dass das Auge ein ernährungsempfindlicher Regulator der Lebensdauer ist.“ Aber wissen wir, ob sich diese Ergebnisse auf den Menschen übertragen lassen? Auf die Frage, ob die Photorezeptoren von Säugetieren auch die Langlebigkeit beeinflussen, antwortete Hodge spiegelt„Wahrscheinlich nicht so viel wie bei Fruchtfliegen. Da es sich bei Photorezeptoren aber nur um spezialisierte Neuronen handelt, ist die stärkere Verbindung meiner Meinung nach die Rolle, die die zirkadiane Funktion in Neuronen im Allgemeinen spielt, insbesondere bei Ernährungseinschränkungen, und wie diese genutzt werden können, um die neuronale Funktion während des Alterns aufrechtzuerhalten.“

Zukünftige Forschungen sollten sich auf unsere zirkadianen Uhren konzentrieren, um den Alterungsprozess zu verlangsamen und die Zusammenhänge zwischen unseren Augen und der Langlebigkeit besser zu verstehen. Im Moment müssen wir abwarten.

Verweise: 

Hodge BA, Meyerhof GT, Katewa SD, et al. Ernährungseinschränkungen und die Transkriptionsfaktor-Uhr verzögern die Augenalterung und verlängern so die Lebensdauer Drosophila melanogaster. nat kommun. 2022;13(1):3156. Veröffentlicht am 7. Juni 2022. doi:10.1038/s41467-022-30975-4

Katewa SD, Akagi K, Bose N, et al. Periphere zirkadiane Uhren vermitteln ernährungseinschränkungsabhängige Veränderungen der Lebensdauer und des Fettstoffwechsels in Drosophila. Zellmetabolismus 2016;23(1):143-154. doi:10.1016/j.cmet.2015.10.014



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