Ist Altern eine heilbare Krankheit?

kann das Altern aufgehalten werden 9 18

Während Sie hier sitzen und diesen Artikel lesen, arbeiten Ihre Zellen in Ihrem Körper daran, all die verschiedenen biochemischen Reaktionen durchzuführen, die notwendig sind, um Sie am Laufen zu halten. Während sie dahintuckern, sammeln sie Mutationen an, verwittern Umweltgifte und versuchen ihr Bestes, um Nährstoffe aus einer nicht ganz perfekten Ernährung aufzunehmen.

Mit der Zeit beginnen unsere Zellen zu schwächeln. Unsere einst bereiten biologischen Soldaten, Arbeiter und Beschützer sind nicht mehr das, was sie einmal waren. Wir altern… ständig. Diese allgemein anerkannte Tatsache wird von manchen optimistischen Forschern aufgrund der jüngsten Entdeckungen, die das Langlebigkeitsfeld mit der Rede von Unsterblichkeit zum Summen bringen, nun eher als vorübergehendes Hindernis angesehen.

Warum die plötzliche Verschiebung, fragen Sie sich vielleicht? Nun, in Wahrheit ist die Suche nach Unsterblichkeit keine neue Modeerscheinung. Die Suche nach dem Jungbrunnen und den Elixieren für ewiges Leben existiert seit Anbeginn der Menschheit. Jüngste Experimente auf dem Gebiet der Langlebigkeit haben jedoch interessante neue Beobachtungen hervorgebracht, die uns fragen lassen, ob das Altern wirklich unvermeidlich ist oder ob es sich nur um eine weitere Krankheit handelt, deren Heilung auf unsere Entdeckung wartet.

In den folgenden Abschnitten werde ich drei Schlüsselexperimente aus den letzten zwei Jahrzehnten erörtern, die das Gebiet der Langlebigkeit erheblich vorangebracht haben Gesundheitsspanne Forschung. Diese Studien machen deutlich, dass, wenn es einen solchen Weg zur Unsterblichkeit gibt, dieser nicht in einer verborgenen Quelle oder einem Zaubertrank liegt, sondern vielmehr darin, die verborgene Welt in unseren eigenen Zellen und Geweben zu verstehen.

Studien zur Parabiose

Ein Kennzeichen der Jugend ist die Fähigkeit des Körpers Vorläuferzellen alte oder beschädigte Zellen durch neue zu ersetzen. Mit zunehmendem Alter lässt diese Fähigkeit nach und wir können unser Gewebe nicht mehr mit der gleichen Effizienz mit neuen Zellen auffüllen. Dies führt zu Problemen wie Muskelatrophie und Abnahme der Organfunktion. Im Jahr 2005 veröffentlichten der Stanford-Forscher Dr. Thomas Rando und seine Kollegen eine Arbeit, in der sie die Auswirkungen des Alters auf die Fähigkeit von Satellitenzellen, einer Muskelart, untersuchten Vorläuferzelle, sich zu vermehren und zu regenerieren. (Conboy et al., 2005). Frühere Studien, die von diesem Labor durchgeführt wurden, zeigten, dass die nachlassende Fähigkeit der gealterten Satellitenzellen, neue Zellen zu erzeugen (auch bekannt als „Regenerationspotenzial“), nicht auf interne Veränderungen innerhalb der Zelle zurückzuführen ist, sondern eher auf einen Mangel an externen regenerativen Hinweisen aus der Umgebung (Conboy et al., 2003). Mit anderen Worten, es stimmte nicht die Zelle selbst, sondern ihre Umgebung, die dazu führte, dass sie sich nicht mehr regenerierte.

Das Kreislaufsystem ist ein Nährstoffversorgungssystem, das dabei hilft, die Umgebung einer Zelle zu formen. Dies geschieht, indem es die Zelle mit den Materialien versorgt, die sie zum Funktionieren benötigt. Im Jahr 2005 stellte das Rando-Labor die Frage, ob das Ersetzen des Kreislaufsystems eines gealterten Organismus durch das eines jüngeren Tieres die Aktivierung wiederherstellen könnte und Vermehrung von gealterten Satellitenzellen. Um diese Frage zu untersuchen, verbanden Forscher des Rando-Labors die Kreislaufsysteme einer jungen und einer alten Maus in einem Verfahren namens Parabiose chirurgisch. Nach der Synchronisierung der Kreislaufsysteme der Mäuse waren die Satellitenzellen der alten Mäuse besser in der Lage, neue Zellen zu erzeugen, die ein ähnliches regeneratives Potenzial wie Satellitenzellen in jungen Mäusen aufwiesen. Eine zusätzliche Studie dokumentierte auch die Wirkung der Parabiose auf die Verlängerung der Lebensdauer. In dieser Studie waren Mäuse nur drei Monate lang durch Parabiose verbunden, bevor sie getrennt wurden. Die Exposition gegenüber einem jugendlicheren Kreislaufsystem erhöhte die Lebensdauer der Mäuse von 125 auf 130 Wochen, insgesamt eine Verlängerung der Lebensdauer um 5 % (Zhang et al., 2021).

Verjüngende Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit

Während die Parabiose-Studien einen aufregenden Schritt nach vorne darstellten, waren ihre Auswirkungen auf Gewebe beschränkt, die für das Kreislaufsystem besser zugänglich sind. Das Zentralnervensystems (CNS) hingegen ist nicht so leicht zugänglich. Das ZNS wird durch die geschützt Blut-Hirn-Schranke, ein System eng verbundener Epithelzellen, das unser Nervensystem vor potenziell schädlichen Bakterien und Viren schützt, die in unserem Blut zirkulieren. Mit zunehmendem Alter der Zellen in unserem ZNS steigt das Risiko für die Entwicklung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson-Krankheit. Daher ist es auch für die Gesundheit und Langlebigkeit äußerst wichtig, einen Weg zu finden, die Zellen des ZNS zu verjüngen.

Um diese Bedenken auszuräumen, untersuchten die Stanford-Forscher Dr. Tal Iram und Dr. Tony Wyss-Coray, ob das Auffüllen der zellulären Umgebung ähnliche Anti-Aging-Effekte im ZNS haben könnte wie in anderen Geweben. Anstatt die Kreislaufsysteme von alten und jungen Mäusen zu verbinden (was einen Austausch von Blut und Plasma ermöglichte), führten sie eine Liquortransfusion durch – ein Verfahren, bei dem das Blut ausgetauscht wurde Zerebrospinalflüssigkeit (CSF) von alten Mäusen mit dem von jungen Mäusen.

In ihrer Studie zeigten Dr. Wyss-Coray und Dr. Iram, dass die Infusion von jungem CSF (sowohl von Mäusen als auch von Menschen) in das Ventrikelsystem alter Mäuse Schlüsselfunktionen in ZNS-Zellen alter Tiere verbesserte. Insbesondere die CSF-Transfusion erhöhte die Proliferation und Differenzierung von Populationen von Oligodendrozyten-Vorläuferzellen (OPC). OPCs sind Zellen, aus denen reife Oligodendrozyten entstehen, eine Art von Gliazellen im Gehirn, die dafür verantwortlich sind, unsere Neuronen in eine leitfähige Fettsubstanz namens Myelin einzuhüllen, die bei der neuronalen Kommunikation hilft.

Mit zunehmendem Alter nimmt die Lautstärke ab weiße Substanz (das Gewebe in unserem Gehirn, das aus myelinisierten Neuronen besteht) nimmt ab, was sich negativ auf die kognitive Funktion auswirkt. Daher ist eine Implikation der Ergebnisse von Dr. Wyss-Coray und Dr. Iram, dass die Wiederherstellung von OPCs dem Verlust der weißen Substanz entgegenwirken und den kognitiven Rückgang mit zunehmendem Alter hemmen könnte. Interessanterweise zeigte eine weitere Studie des Wyss-Coray-Labors aus dem Jahr 2014 positive Auswirkungen auf die kognitive Funktion und synaptische Plastizität bei älteren Mäusen nach einer Parabiose-Operation (Villeda et al., 2014).


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Diese Parabiose- und CSF-Transfusionsstudien waren grundlegend für die Feststellung der Bedeutung der Umgebung einer Zelle für ihre Funktion und biologische Alterung, aber sie beantworteten nicht die nächste wichtige Frage: Wenn wir wissen, dass etwas mit der Umgebung nicht stimmt, was genau ist falsch? Die Beantwortung dieser Frage würde es uns ermöglichen, Therapien zu entwickeln, um die Umgebung unserer Zellen zu verändern, damit sie zu ihrem jugendlicheren Selbst zurückkehren können.

Die Horvath-Uhr

Die Studien von Wyss-Coray und Rando zeigten uns, was außerhalb unserer Zellen passiert – aber was ist mit dem, was im Inneren vor sich geht? Wenn wir in unsere Zellen eintauchen würden, vorbei an der Plasmamembran, vorbei am Zytosol und in den Zellkern – die Kommandozentrale der Zelle – würden wir unsere DNA finden. DNA kann als Sammlung von Anweisungen betrachtet werden, die unsere Zellen verwenden, um zu funktionieren. Darüber hinaus hat unsere DNA ein sogenanntes Epigenom, ein Muster von Markierungen, das auf unseren Genen sitzt und reguliert, wo und wann sie in der Zelle exprimiert werden. Mit zunehmendem Alter werden epigenetische Muster wie z DNA-Methylierung beeinflussen Gen Ausdruck. In einigen Fällen kann die Akkumulation oder der Verlust bestimmter DNA-Methylierungsmuster dazu führen, dass mit der Langlebigkeit assoziierte Gene unterdrückt werden (Salas-Pérez et al., 2019). Dies beeinträchtigt die Zellfunktion und lässt uns letztendlich älter aussehen, fühlen und handeln. Im Jahr 2011 charakterisierte Dr. Steve Horvath, ein Forscher für Humangenetik und Biostatistik an der UCLA, die Korrelation zwischen DNA-Methylierungsmustern und Alterung, wodurch ein neuer biochemischer Maßstab für die Zellgesundheit entsteht, den Forscher jetzt als epigenetische Uhr bezeichnen (Blocklandt et al., 2011; Horvath, 2013).

Sobald die Nachricht von Horvaths epigenetischer Uhr bekannt wurde, begannen Wissenschaftler eifrig mit der Untersuchung der Möglichkeit, epigenetische Muster umzukehren, um die Uhr zurückzudrehen (Rando & Chang, 2012). Studien berichteten, dass die Aufrechterhaltung einer gesunden persönlichen Lebensweise wie Bewegung und eine gute Ernährung den Zellen helfen kann, epigenetische Muster aufrechtzuerhalten, die denen in jüngeren Zellen ähnlicher sind, aber diese Veränderungen konnten die Uhr bisher nur zurückdrehen (Quach et al., 2017 ). Forscher suchen nun nach anderen Mitteln, um das Epigenom zu bearbeiten. Mit neuen Tools, die uns zur Verfügung stehen, wie z CRISPR, ist es uns möglich, hineinzugehen und die epigenetischen Muster auf unserer DNA manuell zu verändern. An dieser Front wird derzeit viel gearbeitet (dh Lau und Suh et al., 2017), aber es ist wichtig anzumerken, dass wir immer noch nicht wissen, inwieweit das Epigenom direkt zum Alterungsprozess beiträgt und ob Die Bearbeitung hat den beabsichtigten Anti-Aging-Effekt.

Abschließend…

Diese Studien zeigen, dass wir auf dem besten Weg sind, die wissenschaftlichen Geheimnisse des verlängerten Lebens zu lüften. Es wurde gesagt, dass der erste Mensch, der bis 150 lebt, bereits geboren wurde!

Angesichts der jüngsten Fortschritte ist es schwer vorstellbar, dass wir nicht in der Lage wären, das menschliche Leben über seine derzeitige Grenze hinaus zu verlängern. Aber ob das Altern einfach eine weitere Krankheit ist, die auf eine Heilung wartet, steht zur Debatte. Nur die Zeit wird zeigen, ob die Wissenschaft die Sterblichkeit überlisten kann.

Während einige meinen, wir sollten uns auf dieses Spiel mit dem Verstand nicht einlassen, ist eines sicher: Neugier ist ein wesentlicher Bestandteil unserer Menschlichkeit und solange wir leben, wird uns unsere Neugier immer dazu bringen, nach Antworten auf diese fortwährende Frage zu suchen .

Nur die Zeit wird zeigen, ob die Wissenschaft die Sterblichkeit überlisten kann

Über den Autor

Arielle Hogan erhielt einen BS in Biologie und einen BA in Französisch von der University of Virginia. Sie verfolgt jetzt einen Ph.D. in Neurowissenschaften im NSIDP-Programm der UCLA. Ihre Forschung konzentriert sich auf ZNS-Verletzungen und neurale Reparaturen. Insbesondere erforscht sie die differentiellen intrinsischen Transkriptionsprogramme, die eine PNS-Regeneration ermöglichen, und untersucht, wie diese Transkriptionsprogramme in Modellen von ZNS-Verletzungen induziert werden können, um die Regeneration zu fördern. Sie lernt auch gerne etwas über Biomechatronik und Brain-Machine-Interface (BMI) und beteiligt sich an wissenschaftlicher Öffentlichkeitsarbeit und Lehre. Außerhalb des Labors verbringt sie Zeit damit, ihr Französisch zu üben, Basketball zu spielen, Filme anzusehen (auch die schlechten) und zu reisen. Weitere Informationen über Arielle Hogan finden Sie in ihrem vollständigen Profil.

Referenzen

Bocklandt, S., Lin, W., Sehl, ME, Sánchez, FJ, Sinsheimer, JS, Horvath, S., & Vilain, E. (2011). Epigenetischer Altersprädiktor. PLoS ONE, 6(6), e14821. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014821

Conboy, IM, Conboy, MJ, Wagers, AJ, Girma, ER, Weissman, IL, & Rando, TA (2005). Verjüngung gealterter Vorläuferzellen durch Exposition gegenüber einer jungen systemischen Umgebung. Natur, 433(7027), 760-764. https://doi.org/10.1038/nature03260

Conboy, IM, Conboy, MJ, Smythe, GM, & Rando, TA (2003). Notch-vermittelte Wiederherstellung des regenerativen Potenzials gealterter Muskeln. Wissenschaft (New York, NY), 302(5650), 1575-1577. https://doi.org/10.1126/science.1087573

Horvath S. (2013). DNA-Methylierungsalter menschlicher Gewebe und Zelltypen. Genome Biologie, 14(10), R115. https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-10-r115

Iram, T., Kern, F., Kaur, A., Myneni, S., Morningstar, AR, Shin, H., Garcia, MA, Yerra, L., Palovics, R., Yang, AC, Hahn, O ., Lu, N., Shuken, SR, Haney, MS, Lehallier, B., Iyer, M., Luo, J., Zetterberg, H., Keller, A., Zuchero, JB, Wyss-Coray, T. (2022). Junger CSF stellt die Oligodendrogenese und das Gedächtnis bei gealterten Mäusen über Fgf17 wieder her. Natur, 605(7910), 509-515. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04722-0

Lau, CH, & Suh, Y. (2017). Genom- und Epigenom-Editierung in mechanistischen Studien des menschlichen Alterns und altersbedingter Krankheiten. Gerontologie, 63(2), 103-117. https://doi.org/10.1159/000452972

Quach, A., Levine, ME, Tanaka, T., Lu, AT, Chen, BH, Ferrucci, L., Ritz, B., Bandinelli, S., Neuhouser, ML, Beasley, JM, Snetselaar, L., Wallace, RB, Tsao, PS, Absher, D., Assimes, TL, Stewart, JD, Li, Y., Hou, L., Baccarelli, AA, Whitsel, EA, Horvath, S. (2017). Epigenetische Uhrenanalyse von Ernährungs-, Bewegungs-, Bildungs- und Lebensstilfaktoren. Hautalterung, 9(2), 419-446. https://doi.org/10.18632/aging.101168

Rando, TA, & Chang, HY (2012). Altern, Verjüngung und epigenetische Neuprogrammierung: Zurücksetzen der Alterungsuhr. Zelle, 148(1-2), 46-57. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.003

Salas-Pérez, F., Ramos-Lopez, O., Mansego, ML, Milagro, FI, Santos, JL, Riezu-Boj, JI, & Martínez, JA (2019). DNA-Methylierung in Genen von Signalwegen, die die Langlebigkeit regulieren: Assoziation mit Fettleibigkeit und metabolischen Komplikationen. Hautalterung, 11(6), 1874-1899. https://doi.org/10.18632/aging.101882

Telano LN, Baker S. Physiologie, zerebrale Rückenmarksflüssigkeit. [Aktualisiert am 2022. Juli 4]. In: StatPearls [Internet]. Schatzinsel (FL): StatPearls Publishing; 2022 Januar-. Verfügbar ab: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK519007/

Villeda, SA, Plambeck, KE, Middeldorp, J., Castellano, JM, Mosher, KI, Luo, J., Smith, LK, Bieri, G., Lin, K., Berdnik, D., Wabl, R., Udeochu, J., Wheatley, EG, Zou, B., Simmons, DA, Xie, XS, Longo, FM, & Wyss-Coray, T. (2014). Junges Blut kehrt altersbedingte Beeinträchtigungen der kognitiven Funktion und der synaptischen Plastizität bei Mäusen um. Naturmedizin, 20(6), 659-663. https://doi.org/10.1038/nm.3569

Zhang, B., Lee, DE, Trapp A., Tyshkovskiy, A., Lu, AT, Bareja, A. Kerepesi, C., Katz, LH, Shindyapina, AV, Dmitriev, SE, Baht, GS, Horvath, S ., Gladyshev, VN, White, JP, bioRxiv 2021.11.11.468258;doi:https://doi.org/10.1101/2021.11.11.468258

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf Neuronen kennen

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