Artikel zur Langlebigkeit

Was sind seneszierende Zellen und wie beschleunigen sie das Altern?

Zellalterung trägt maßgeblich zur beschleunigten Alterung und Krankheitsentwicklung bei.

Die Ansammlung alternder Zellen ist ein Kennzeichen des Alterns und der Entwicklung chronischer Krankheiten. Viele Forscher versuchen, die Zellalterung zu verlangsamen, um sie zu steigern langlebigkeit. Lesen Sie weiter, um genau zu erfahren, was seneszierende Zellen sind, wie sie den Alterungsprozess beschleunigen und wie Sie diesen Prozess am besten verlangsamen können.

Was ist zelluläre Seneszenz? 

Vereinfacht ausgedrückt spricht man von Seneszenz, wenn Zellen aufhören, sich zu teilen, und ihre Funktion verlieren. Dieser irreversible Wachstumsstopp erfolgt als Reaktion auf verschiedene Stressfaktoren wie DNA-Schäden, Telomerverkürzungen und die Exposition gegenüber reaktiven Sauerstoffspezies, die oxidativen Stress verursachen, heißt es in einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Jahresrückblick auf die Physiologie.

Telomere und Seneszenz gehen relativ Hand in Hand. Telomere, die man sich wie die Plastikhülle vorstellen kann, die die Spitze eines Schnürsenkels schützt, dienen dazu, unsere Chromosomen vor Schäden zu schützen. Allerdings verkürzen sich die Telomere mit jeder Zellteilung und dienen so als Indikator für das biologische Alter. Wenn eine Zelle das Ende ihres Telomers erreicht, kann sie sich nicht mehr vermehren und gilt als seneszierend.  

Seneszente Zellen verlieren nicht nur ihre Funktion, sondern können auch benachbarte Gewebe und Zellen schädigen, da sie entzündungsfördernde Zytokine, Verbindungen und Wachstumsfaktoren absondern, ein Merkmal, das als seneszenzassoziierter sekretorischer Phänotyp (SASP) bezeichnet wird.

Die zelluläre Seneszenz wurde erstmals 1965 von Leonard Hayflick beschrieben. Er nannte sie das Hayflick-Limit und schlug vor, dass normale menschliche Zellen sich nur 40 bis 60 Mal vermehren und teilen können, bevor sie sich nicht mehr teilen. Danach „tötet“ sich die Zelle im Wesentlichen durch Apoptose, was den programmierten Zelltod bedeutet. Wenn Zellen ihr Hayflick-Limit erreichen, werden sie seneszent. 

Wie in einer Rezension vom Mai 2014 beschrieben Natur, seneszierende Zellen sind nicht immer schlecht – es wird angenommen, dass sich Seneszenz entwickelt hat, um abnormales Zellwachstum zu unterdrücken. Zellen, die Onkogenen (mutierten Genen mit dem Potenzial, das Tumorwachstum zu fördern) ausgesetzt sind, können Tumorsuppressorwege aktivieren und dadurch Seneszenz auslösen, um die abnormale Zelle abzutöten.

Darüber hinaus kann die SASP-Funktion seneszenter Zellen auch Gewebe nach einer Verletzung reparieren und regenerieren, indem sie die Zellproliferation und Wachstumsfaktoren stimuliert. 

Allerdings ist es ein bisschen eine Zwickmühle. Seneszente Zellen und SASP können auch abnormales Zellwachstum fördern, zu chronischen Krankheiten beitragen und den Alterungsprozess beschleunigen. Das Paradoxon zwischen diesen tumorunterdrückenden und krankheitsfördernden Aspekten beruht auf akuter versus chronischer Seneszenz. 

Akute Seneszenz ist die hilfreiche Art, da sie auf Wunden und Gewebeschäden reagiert und diese repariert. Wenn jedoch alternde Zellen chronisch vorhanden sind, entsteht durch die Ansammlung ein hyperinflammatorisches Umfeld, in dem sich Krankheiten manifestieren und der Alterungsprozess voranschreiten kann.

Die Verkürzung der Telomere ist mit der Seneszenz und Alterung der Zellen verbunden.

Seneszierende Zellen und Alterung: Aktuelle Forschung

Ähnlich wie die Telomerlänge zur Schätzung des biologischen Alters verwendet werden kann, ist eine höhere Anzahl alternder Zellen mit einem Anstieg des biologischen und chronologischen Alters verbunden. 

In einer systematischen Überprüfung und Metaanalyse aus dem Jahr 2020, veröffentlicht in Alternde Zellefassten die Forscher zusammen, dass das Ausmaß der Seneszenz im Körper unterschiedlich ist – Gewebe für Gewebe. Dies weist darauf hin, dass verschiedene Organe im Körper schneller altern können, je nachdem, wie viele alternde Zellen sie enthalten. 

Die Mechanismen, die dazu führen, dass die Ansammlung alternder Zellen zum Alterungsprozess beiträgt, sind multifaktoriell. Zwei der Auslöser der Seneszenz sind oxidativer Stress und entzündliche Zustände, die dann die DNA schädigen mitochondrien. Oxidativer Stress und Entzündungen entstehen durch die Einwirkung von Nahrungs- oder Umweltgiften, unzureichende Zufuhr von Antioxidantien, Rauchen, psychischen Stress usw unzureichender Schlaf und Übung. 

Stoffwechselstress induziert auch Seneszenz, die in einigen Fällen auftritt fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes. In einer Studie veröffentlicht in Zellstoffwechsel im Mai 2019 kam es bei fettleibigen Mäusen zu einer Ansammlung alternder Gliazellen im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen. Wichtig ist die Entfernung der alternden Gliazellen die Gehirnaktivität wiederhergestellt bei den Mäusen. 

Seneszenz, oxidativer Stress und Entzündungen können bei neurodegenerativen Erkrankungen einen Teufelskreis auslösen. Oxidativer Stress und Neuroinflammation tragen zur Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen bei, und oxidativer Stress kann auch Seneszenz im Gehirn auslösen. Darauf folgen seneszente Zellen, die die Produktion zusätzlicher proinflammatorischer Zytokine stimulieren und so den neuroinflammatorischen Zustand fördern. 

Zusätzlich zur Beschleunigung des Alterns durch ihren Beitrag zu chronischen Krankheiten kann Seneszenz auch direkt die Lebensspanne verkürzen. In mehreren Tierversuchen, wie in einem im April 2020 veröffentlichten Artikel beschrieben Zellen, führte die Injektion alternder Zellen in Mäuse zu Gewebestörungen und einer Verkürzung ihrer Lebensdauer. 

Wie man die Seneszenz verlangsamt 

Die Unfähigkeit, alternde Zellen zu reinigen, ist ein wichtiger Aspekt dafür, wie diese dysfunktionalen Zellen den Alterungsprozess beschleunigen. Viele Forscher sind daran interessiert, alternde Zellen besser zu eliminieren – sowohl durch pharmazeutische Methoden als auch durch Eingriffe in den Lebensstil –, um die Lebenserwartung zu erhöhen und das Risiko chronischer Krankheiten zu verringern. 

1. Senolytika 

Senolytika sind eine Klasse von Molekülen, die seneszierende Zellen aus dem Körper entfernen können, mit dem Ziel, die mit der Seneszenz verbundenen Entzündungen, Gewebeschäden und eine Verkürzung der Lebensdauer zu reduzieren.

Wie in einer Rezension vom April 2020 in beschrieben Fortschritte in der Therapiezu den führenden Arzneimitteln mit senolytischer Wirkung zählen Metformin (ein blutzuckersenkendes Medikament gegen Typ-2-Diabetes), das Immunsuppressivum Rapamycin und Dasatinib, das bei Leukämie-Interventionen eingesetzt wird. Darüber hinaus sind die Bioflavonoide quercetin und Fisetin, die in Früchten und Gemüse vorkommen, wirken ebenfalls senolytisch.

In einer Studie veröffentlicht in EBioMedizin im September 2019 reduzierte eine Kombination aus Dasatinib und Quercetin bei Personen mit diabetischer Nierenerkrankung die Anzahl alternder Zellen im Fettgewebe nach 11 Tagen, ohne dass es zu Nebenwirkungen kam. 

Eine Studie vom August 2018, veröffentlicht in Naturmedizin, verabreichten Dasatinib und Quercetin sowohl an natürlich gealterte Mäuse als auch an junge Mäuse, denen seneszente Zellen transplantiert worden waren. Sie fanden heraus, dass sich bei beiden Mäusegruppen die körperlichen Funktionsstörungen verbesserten und die Überlebensraten um 36 % stiegen. 

Allerdings steckt die Forschung zur senolytischen Anwendung beim Menschen noch in den Kinderschuhen. Während Senolytika nachweislich die Lebensspanne bei Tieren verlängern, ist noch nicht bekannt, ob sich dies auch auf den Menschen auswirkt. 

2. Steigern Sie die Nad+-Level

NAD+ (Nikotinamidadenindinukleotid) ist ein Coenzym, das alle Zellen im Körper zum Überleben benötigen und das mit zunehmendem Alter auf natürliche Weise abnimmt. Durch die Verhinderung oder Verlangsamung dieses Rückgangs kann die beschleunigte Alterung, die mit niedrigeren NAD+-Werten einhergeht, abgemildert werden.

Eine Möglichkeit, den NAD+-Spiegel zu steigern, ist die Ergänzung mit einem seiner Vorläufer, NMN (Nicotinamid-Mononukleotid)

In einer Studie veröffentlicht in Stammzellen im Dezember 2016 verzögerte die Wiederherstellung der mitochondrialen NAD+-Spiegel in menschlichen Stammzellen die Seneszenz und verlängerte die Lebensdauer der Zellen. Dies deutet darauf hin, dass die Wiederherstellung des NAD+-Spiegels die typischen Zeichen des Alterns umkehren könnte, die durch die Verhinderung der Seneszenz vermittelt werden. 

Mit zunehmendem Alter lässt die Funktion des visuellen Systems tendenziell nach; Es wird angenommen, dass sowohl Seneszenz als auch verringerte NAD+-Spiegel eine Rolle bei dieser Funktionsstörung spielen. In einer Zellstudiedurch den Zusatz von NMN konnte die Seneszenz im RPE (retinales Pigmentepithel) wirksam verhindert werden. Eine Funktionsstörung des RPE ist mit mehreren Augenerkrankungen verbunden. 

3. Kalorienrestriktion

Eine Kalorienrestriktion kann die Seneszenz verlangsamen, indem sie die Autophagie und die Sirtuinexpression fördert.

Kalorienrestriktion oder zeitlich begrenztes Essenaktiviert zwei weitere Mechanismen, die die Zellalterung verlangsamen können: autophagie und erhöhter Ausdruck von sirtuine

Autophagie ist das interne Recyclingprogramm unseres Körpers, das Gesundheit und Langlebigkeit durch die Entfernung giftiger, beschädigter oder dysfunktionaler Verbindungen – einschließlich alternder Zellen – fördert.

Durch Fasten oder Kalorieneinschränkung wird ein Signalweg (AMPK) aktiviert, der mTOR (Säugetierziel von Rapamycin) hemmt. Hemmung von mTOR, was auch durch das senolytische Medikament Rapamycin erreicht werden kann, erhöht die Aktivität der Autophagie und hilft, seneszierende Zellen auszuscheiden. 

Sirtuine, eine Familie von Proteinen, die mit einer längeren Lebenserwartung verbunden sind, werden durch Kalorienrestriktion hochreguliert und verhindern nachweislich die Seneszenz von Zellen, wie in einem Bericht vom März 2019 ausführlich beschrieben wird Zellstoffwechsel. Da Sirtuine von NAD+ abhängig sind, kann die Steigerung von NAD+ durch eine NMN-Supplementierung auch die Sirtuin-Expression erhöhen.

Schließlich reduziert die Kalorienrestriktion den Spiegel der entzündlich reagierenden Sauerstoffspezies, die die Zellalterung auslösen. 

Das Wichtigste zum Mitnehmen:

  • Zellalterung tritt auf, wenn Zellen das Ende ihrer Replikationsfähigkeit erreichen, wodurch sie funktionsunfähig und entzündlich werden. 
  • Studien haben gezeigt, dass eine Zunahme seneszierender Zellen zur Entstehung chronischer Krankheiten beiträgt und den Alterungsprozess beschleunigt. 
  • Drei Möglichkeiten, die Seneszenz zu verlangsamen, umfassen die Verwendung senolytischer Medikamente oder Nahrungsergänzungsmittel, die Erhöhung des NAD+-Spiegels über NMN und die Nutzung von Kalorienrestriktion oder zeitlich begrenztem Essen, um Autophagie und Sirtuin-Expression zu induzieren. 

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