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12. August 2015

Gene steuern das Altern

Haben Menschen ein Gen, das ihre Lebensdauer festlegt? Nein, ganz so einfach liegen die Dinge nicht. Doch die Erkenntnisse der modernen Altersforschung belegen: In den molekularbiologischen Prozessen des Alterns spielen Gene eine wichtige Rolle.

Lebewesen erreichen ein sehr unterschiedliches Alter: Der bisher älteste Mensch – die Französin Jeanne Clement – verstarb 1997 im Alter von 122 Jahren. Wild lebende Mäuse sterben bereits nach rund acht Monaten, Fadenwürmer sogar schon nach 20 Tagen. Biologen beschreiben den Prozess der Alterung als eine Abnahme der Funktionsfähigkeit von Organen, Geweben und Zellen – dies bei gleichzeitigem Ansteigen des Risikos, dass der Gesamtorganismus erkrankt und stirbt. Für die abnehmende Funktionsfähigkeit des Körpers sind in hohem Mass die Stammzellen verantwortlich: In jungen Jahren sorgen Stammzellen für die ständige Erneuerung der Körperzellen. Mit zunehmendem Alter nimmt die Zahl der Stammzellen ab, oder es schwindet ihr Potenzial, Gewebe zu regenerieren. Lange glaubte man, Altern sei ein passiv ablaufender Prozess, bei dem im Körper mehr und mehr Schäden angehäuft werden. In den letzten gut 20 Jahre haben Wissenschaftlern immer neue Belege gefunden, dass das Gegenteil der Fall ist: Der Körper steuert den Vorgang des Alterns aktiv.

Altersgene daf-2 und daf-16

„Die Geburtsstunde der modernen Altersforschung war die Erkenntnis, dass es Gene gibt, die die Lebensspanne regulieren“, sagt Prof. Björn Schumacher, Forschungsgruppenleiter am Kölner Exzellenzcluster für Altersforschung CECAD. In den frühen 1990er Jahren beschrieb die US-amerikanische Molekularbiologin Cynthia Kenyon in Fadenwürmern die Gene daf-2 und daf-16. Würmer mit einem mutierten daf-2-Gen lebten doppelt so lange wie ihre genetisch normalen Artgenossen. War bei den Trägern der daf-2-Mutation zusätzlich das daf-16-Gen mutiert, verfügten die Würmer dann allerdings wieder über die normale Lebensspanne. Weitere Studien erlauben uns heute eine Vorstellung, wie diese genetische Steuerung auf molekularer Ebene abläuft: Das (nicht mutierte) Gen daf-2 kodiert das Rezeptorprotein DAF-2, das an der Zelloberfläche von Wachstumshormonen wie insulinähnlichen Botenstoffen aktiviert wird. Der aktivierte Rezeptor leitet dann ein Signal ins Innere der Zellen weiter. Das von DAF-2 ausgehende Signal schaltet dann das DAF-16-Protein aus. Ist das daf-2-Gen hingegen mutiert, ist der Rezeptor inaktiv – es wird kein Signal gesendet und DAF-16 ist nun dauerhaft aktiv und genau das hat Langlebigkeit zur Folge. Wie steuert DAF-16 die Langlebigkeit? DAF-16 ist ein sogenannter Transkriptionsfaktor und kontrolliert als solcher das Ablesen, also die Expression einer Vielzahl von Genen. Die von DAF-16 kontrollierten Gene erhöhen die Widerstandskraft der Zellen gegen eine Vielzahl von gefährlichen Umwelteinflüssen. Seit der Entdeckung der daf-2- und daf-16-Gene in Fadenwürmern ist vieles passiert. So weiss man heute, dass die gleichen Mechanismen die Lebensdauer auch in Säugetieren steuern. Auch bei den besonders langlebigen Hunderjährigen sind Veränderungen in den menschlichen Pendants der daf-2- (im Menschen der insulinähnliche Wachstumsfaktorrezeptor IGF-1R) und daf-16- (bei uns der Transkriptionsfaktor FOXO) Gene gefunden worden.

Lebensdauer beeinflussen

„Diese Ergebnisse legen nahe, dass die gleichen Gene, die Langlebigkeit in einfachen Tieren steuern, auch im Menschen die Lebensdauer beeinflussen“, sagt Schumacher. Daraus ziehen Altersforscher den Schluss, dass die Art, wie wir Menschen altern, von der individuellen Erbsubstanz abhängt. Das heisst nun aber nicht, dass uns die Gene auf ein bestimmtes Alter festlegen, und es heisst schon gar nicht, dass wir dem Altern schutzlos ausgeliefert sind, wie Björn Schumacher betont: „Jeder Mensch hat seine individuellen Erbanlagen. Auf die Frage, wie lange wir leben, haben die Gene vielleicht einen Einfluss von etwa 25 %. Viel stärker ist der Einfluss des Lebenswandels: Raucht man? Hält man sich fit? Isst man vernünftig? Mit welchen Genen auch immer eine Person geboren ist: Das individuelle Verhalten hat einen massgeblichen Einfluss auf unser Risiko, im Alter zu erkranken.“ Das wachsende Wissen über die genetischen Faktoren des Alterns eröffnet ungeahnte Möglichkeiten, den Alterungsprozess von medizinischer Seite zu beeinflussen, wie Schumacher ausführt: „Man hat in den letzten Jahre verstanden, dass es basierend auf diesen genetischen Mechanismen auch Interventionsmöglichkeiten gibt. So hat man in Tieren Wege gefunden, das Altern zu steuern, also zum Beispiel zu verzögen. Das eröffnet uns völlig neue Perspektiven einer Anti-Aging-Medizin.“

Björn Schumacher: Das Geheimnis des menschlichen Alterns. München 2015.

Gene beeinflussen das Altern – die Geburtsstunde der modernen Altersforschung. http://bit.ly/1IFnror #iph
Fadenwurm
Am Fadenwurm (Caenorhabditis elegans) wurden die ersten Gene für Langlebigkeit entdeckt.
 

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