Während manche Menschen chronologisch gesehen älter sind, könnte ihr biologisches Alter viel jünger sein. FangXiaNuo/E+ über Getty Images

Sie kennen wahrscheinlich jemanden, der das zu tun scheint langsam altern, die Jahre jünger erscheinen, als ihr Geburtsdatum vermuten lässt. Und Sie haben wahrscheinlich das Gegenteil gesehen – jemanden, dessen Körper und Geist viel stärker von der Zeit verwüstet zu sein scheinen als andere. Warum scheinen manche Menschen durch ihre goldenen Jahre zu gleiten, während andere in der Lebensmitte physiologische Probleme haben?

Ich habe arbeitete im Bereich des Alterns Während meiner gesamten wissenschaftlichen Laufbahn lehre ich die Zell- und Molekularbiologie des Alterns an der University of Michigan. Bei der Altersforschung geht es in der Regel nicht darum, das einzige Heilmittel zu finden, das alle Beschwerden im Alter behebt. Stattdessen deuten die letzten ein bis zwei Jahrzehnte der Arbeit darauf hin, dass das Altern ein multifaktorieller Prozess ist – und kein einzelner Eingriff kann ihn aufhalten.

Was ist Altern?

Es gibt viele verschiedene Definitionen des Alterns, aber die Wissenschaftler sind sich im Allgemeinen einig einige gemeinsame Merkmale: Altern ist ein zeitabhängiger Prozess, der zu einer erhöhten Anfälligkeit für Krankheiten, Verletzungen und Tod führt. Dieser Prozess ist sowohl intrinsisch, wenn Ihr eigener Körper neue Probleme verursacht, als auch extrinsisch, wenn Umwelteinflüsse Ihr Gewebe schädigen.

Ihr Körper besteht aus Billionen von Zellen, und jedes einzelne ist nicht nur für eine oder mehrere spezifische Funktionen des Gewebes, in dem es sich befindet, verantwortlich, sondern muss auch die ganze Arbeit leisten, um sich selbst am Leben zu erhalten. Dazu gehört die Verstoffwechselung von Nährstoffen, die Beseitigung von Abfallstoffen, der Austausch von Signalen mit anderen Zellen und die Anpassung an Stress.

Das Altern ist auf eine Reihe physiologischer Faktoren zurückzuführen.

Das Problem ist, dass jeder einzelne Prozess und jede einzelne Komponente in jeder Ihrer Zellen vorhanden ist kann unterbrochen oder beschädigt werden. Daher verbrauchen Ihre Zellen jeden Tag viel Energie, um diese Probleme zu verhindern, zu erkennen und zu beheben.

Altern kann man sich als einen allmählichen Verlust der Fähigkeit dazu vorstellen Homöostase aufrechterhalten – ein Zustand des Gleichgewichts zwischen Körpersystemen – entweder dadurch, dass Schäden und Funktionsstörungen nicht verhindert oder erkannt werden können oder indem auftretende Probleme nicht ausreichend oder schnell behoben werden. Alterung resultiert aus einer Kombination dieser Probleme. Jahrzehntelange Forschung hat gezeigt, dass nahezu jeder zelluläre Prozess mit zunehmendem Alter stärker beeinträchtigt wird.

DNA reparieren und Proteine ​​recyceln

Die meisten Forschungen zur Zellalterung konzentrieren sich auf die Untersuchung, wie sich DNA und Proteine ​​mit dem Alter verändern. Wissenschaftler beginnen auch, sich mit der möglichen Rolle vieler anderer wichtiger Biomoleküle in der Zelle beim Altern zu befassen.

Eine der Hauptaufgaben der Zelle besteht darin, ihre DNA zu erhalten – die Bedienungsanleitung, die die Maschinerie einer Zelle liest, um bestimmte Proteine ​​zu produzieren. Bei der DNA-Erhaltung geht es darum, Schäden am genetischen Material und den daran bindenden Molekülen zu verhindern und diese präzise zu reparieren.

Proteine ​​sind die Arbeiter der Zelle. Sie führen chemische Reaktionen durch, bieten strukturelle Unterstützung, senden und empfangen Nachrichten, halten und geben Energie frei und vieles mehr. Wenn das Protein beschädigt ist, nutzt die Zelle es Mechanismen, die beteiligt sind spezielle Proteine die entweder versuchen, das kaputte Protein zu reparieren oder es dem Recycling zuzuführen. Ähnliche Mechanismen räumen Proteine ​​aus dem Weg oder zerstören sie, wenn sie nicht mehr benötigt werden. Auf diese Weise können seine Bestandteile später zum Aufbau eines neuen Proteins verwendet werden.

Das Altern stört ein empfindliches biologisches Netzwerk

Das Zusammenspiel zwischen den Komponenten innerhalb der Zelle, der Zelle als Ganzes, den Organen und der Umwelt ist ein komplexes und sich ständig veränderndes Informationsnetzwerk.

Wenn alle Prozesse, die an der Bildung und Aufrechterhaltung der DNA- und Proteinfunktion beteiligt sind, normal funktionieren, erfüllen die verschiedenen Kompartimente innerhalb einer Zelle spezielle Aufgaben – sogenannte Organellen – kann die Gesundheit und Funktion der Zelle aufrechterhalten. Damit ein Organ gut funktioniert, müssen die meisten Zellen, aus denen es besteht, gut funktionieren. Und damit ein ganzer Organismus überleben und gedeihen kann, müssen alle Organe in seinem Körper gut funktionieren.

Alterung kann zu Funktionsstörungen auf jeder dieser Ebenen führen, von der subzellulären bis zur organisatorischen Ebene. Vielleicht ein Gen, das ein wichtiges Protein für die DNA-Reparatur kodiert ist beschädigt, und nun ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass alle anderen Gene in der Zelle falsch repariert werden. Oder vielleicht die der Zelle Recyclingsysteme sind nicht mehr in der Lage, dysfunktionale Komponenten abzubauen. Sogar die Kommunikationssysteme zwischen Zellen, Geweben und Organen kann beeinträchtigt werden, wodurch der Organismus weniger in der Lage ist, auf Veränderungen im Körper zu reagieren.

Zufällige Zufälle können zu einer wachsenden Belastung durch molekulare und zelluläre Schäden führen, die mit der Zeit immer weniger gut repariert werden. Während sich dieser Schaden anhäuft, erleiden auch die Systeme, die ihn beheben sollen, Schaden. Dies führt zu einem Zyklus zunehmender Abnutzung wenn die Zellen altern.

Anti-Aging-Interventionen

Die gegenseitige Abhängigkeit der zellulären Prozesse des Lebens ist ein zweischneidiges Schwert: Wird ein Prozess ausreichend geschädigt, werden alle anderen Prozesse, die mit ihm interagieren oder von ihm abhängen, beeinträchtigt. Diese Verbindung bedeutet jedoch auch, dass die Stärkung eines stark vernetzten Prozesses auch verwandte Funktionen verbessern könnte. Tatsächlich funktionieren die erfolgreichsten Anti-Aging-Interventionen auf diese Weise.

Es gibt kein Allheilmittel, um das Altern aufzuhalten, aber bestimmte Eingriffe im Labor scheinen das Altern zu verlangsamen. Während es laufende klinische Studien gibt, in denen verschiedene Ansätze am Menschen untersucht werden, stammen die meisten vorhandenen Daten von Tieren wie Nematoden, Fliegen, Mäusen und nichtmenschlichen Primaten.

Eine der am besten untersuchten Interventionen ist KalorienbeschränkungDabei geht es darum, die Menge an Kalorien zu reduzieren, die ein Tier normalerweise essen würde, ohne ihm die notwendigen Nährstoffe zu entziehen. Ein von der FDA zugelassenes Medikament, das bei Organtransplantationen und einigen Krebsbehandlungen eingesetzt wird namens Rapamycin scheint zu funktionieren, wenn mindestens a verwendet wird Teilmenge derselben Pfade Diese Kalorienrestriktion wird in der Zelle aktiviert. Beide wirken sich auf Signalzentren aus, die die Zelle anweisen, die vorhandenen Biomoleküle zu erhalten, anstatt zu wachsen und neue Biomoleküle aufzubauen. Mit der Zeit entfernt diese zelluläre Version von „Reduzieren, Wiederverwenden, Recyceln“ beschädigte Komponenten und hinterlässt einen höheren Anteil funktionsfähiger Komponenten.

Die Auswirkungen einer Kalorienrestriktion auf das Altern werden noch untersucht.

Andere Eingriffe umfassen die Änderung der Konzentrationen bestimmter Metaboliten, selektiv Zerstörung alternder Zellen die aufgehört haben, sich zu teilen, das zu verändern Darmmikrobiom und Verhaltensänderungen.

Allen diesen Eingriffen ist gemeinsam, dass sie Kernprozesse beeinflussen, die für die zelluläre Homöostase entscheidend sind, mit zunehmendem Alter häufig fehlreguliert oder dysfunktional werden und mit anderen zellulären Erhaltungssystemen verbunden sind. Oft sind diese Prozesse die zentralen Treiber für Mechanismen, die DNA und Proteine ​​im Körper schützen.

Es gibt keine einzelne Ursache für das Altern. Keine zwei Menschen altern gleich, und tatsächlich altern auch keine zwei Zellen gleich. Es gibt unzählige Möglichkeiten, wie Ihre grundlegende Biologie im Laufe der Zeit schief gehen kann, und diese summieren sich zu einem einzigartigen Netzwerk alterungsbedingter Faktoren für jede Person, die die Suche nach einem solchen Problem erschweren Eine Anti-Aging-Behandlung, die für alle passt äußerst anspruchsvoll.

Die Erforschung von Interventionen, die auf mehrere wichtige zelluläre Prozesse gleichzeitig abzielen, könnte jedoch dazu beitragen, die Gesundheit über einen längeren Zeitraum des Lebens zu verbessern und zu erhalten. Diese Fortschritte könnten den Menschen dabei helfen, ein längeres Leben zu führen.

Über den Autor

Ellen Quarles, Assistenzprofessor für Molekular-, Zell- und Entwicklungsbiologie, University of Michigan

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