Übung. Soziale Verbindungen. Sonnenschutz. Es scheint, dass es nicht an Ratschlägen mangelt, wie man jung bleibt, doch unter Wissenschaftlern ist die genaue Physiologie des Alterns noch unbekannt. Tufts Now hat den Biologieprofessor Mitch McVey gebeten, die neuesten und populärsten Erklärungen dafür zu entschlüsseln, warum alle lebenden Arten allmählich zurückgehen, und seine Ansichten über die wahren Ziele der Alterungsforschung mitzuteilen. Hinweis: Es ist keine Unsterblichkeit.
Tufts Now: Bevor wir uns mit der Biologie des Alterns befassen: Warum altern Menschen – und übrigens alle Lebewesen – auf einer grundlegenden Ebene? Ist es genetische Programmierung? So etwas wie eingebaute Obsoleszenz, aber für Menschen?
Mitch McVey: Nun, das ist die Millionen-Dollar-Frage, und leider kann ich Ihnen nur sagen, dass wir die Gründe, warum wir altern, nicht wirklich kennen. Wissenschaftler haben viele verschiedene Theorien entwickelt, und im Moment sind wir mit dem Wie sehr gut vertraut, aber nicht mit dem Warum.
Was die eingebaute Obsoleszenz betrifft, denken Sie zum Beispiel an ein Auto: Verschiedene Systeme im Auto werden ausfallen und sich abnutzen. Der Unterschied zwischen einem Auto und einem lebenden Organismus besteht darin, dass ein lebender Organismus das Potenzial hat, sich zu verjüngen. Zellen können sich selbst regenerieren. DNA kann sich selbst reparieren. Es gibt Hinweise darauf, dass wir das tatsächlich tun könnten, wenn wir wüssten, wie wir diese Reparatur- und Verjüngungspfade optimieren könnten, aber wir sind derzeit noch weit davon entfernt, dazu in der Lage zu sein.
Wie definieren Sie als Alterungsforscher Altern? Wie hat sich das Konzept entwickelt und hat sich Ihr eigenes Verständnis davon im Laufe der Zeit verändert?
Es gibt viele Möglichkeiten, Alter zu definieren. Es spielt sich auf mehreren Ebenen ab, einschließlich molekularer, zellulärer, Gewebe- und ganzer Organismen. Während das Altern sicherlich genetische Komponenten hat, ist es bemerkenswert plastisch und kann stark durch Umweltfaktoren wie Ernährung, Chemikalienbelastung und Lebensstil beeinflusst werden. Der größte Risikofaktor für viele Krankheiten, darunter auch Krebs, ist das fortgeschrittene Alter, aber auch gesunde Menschen altern. Es ist ein normaler Prozess.
Als ich mit der Forschung auf diesem Gebiet begann, war ich Mitte 20 und vieles von dem, was ich las, war für mich noch abstrakt. Vor Jahren begann ich, einen Kurs mit dem Titel „Biologie des Alterns“ zu unterrichten, und etwa fünf Jahre später begann ich tatsächlich, einige der Symptome zu verspüren, die ich unterrichtete. Das ist beunruhigend, weil es zum einen sehr akademisch ist und zum anderen auch völlig persönlich, weil es einem selbst passiert.
Lange Zeit betrachteten die Menschen das Altern als unvermeidlich. In den 1990er Jahren veröffentlichten Forschungslabore dann Arbeiten, die zeigten, dass sie die Lebensdauer von Modellorganismen erheblich verlängern konnten, indem sie einzelne Mutationen in ihren Genomen herstellten, was andere Wissenschaftler dazu veranlasste, auf den alternden Zug aufzuspringen.
Seitdem konnten wir Medikamente entwickeln, die die relevanten genetischen Signalwege aktivieren oder unterdrücken und so die Lebensdauer ohne genetische Manipulation beeinflussen. Bisher wurde jedoch nicht nachgewiesen, dass keiner dieser Ansätze beim Menschen funktioniert, und es bestehen ernsthafte ethische Bedenken im Zusammenhang mit der Manipulation des menschlichen Genoms. Die Zeit wird zeigen, ob die Therapeutika, die die Lebensdauer in Modellorganismen verlängern, ähnliche Auswirkungen auf den Menschen haben.
Was passiert also biologisch gesehen eigentlich während des Alterungsprozesses? Welche sind einige der populäreren Theorien?
Auch hier gibt es einige davon. Eine davon ist die Evolutionstheorie des Alterns, die besagt, dass die Gene, die den Alterungsprozess steuern, den Kräften der natürlichen Selektion unterliegen. Um dies zu testen, führte eine Forschungsgruppe unter der Leitung des Wissenschaftlers und Professors Steven Austad von der University of Alabama in Birmingham eine Studie durch Experimentieren Sie mit Opossums.
Sie sahen sich eine Gruppe an, die auf einer Insel ein paar Meilen vor der Küste Georgias lebte. Er schlug vor, dass die dortigen Tiere – im Gegensatz zu denen, die auf dem Festland leben – weniger anfällig für Raubtiere oder sogar das Überfahren durch Autos seien. Und weil es für die Opossums auf der Insel so viel sicherer war, hatten sie weniger selektiven Druck, sich schnell zu vermehren. Austad postulierte, dass dadurch nachfolgende Generationen länger leben könnten, und die Daten seines Teams zeigten, dass dies tatsächlich der Fall war.
Eine andere Gruppe von Theorien bezieht sich auf die Vorgänge auf zellulärer Ebene. Die Theorie des oxidativen Schadens, um nur eine zu nennen, besagt, dass wir einer ganzen Reihe von Dingen ausgesetzt sind, die verschiedene Komponenten in unseren Zellen schädigen können – die DNA, die Proteine, die Lipide und so weiter. Wenn wir einen Weg finden könnten, oxidative Schäden zu minimieren, könnten wir, so die Theorie, möglicherweise die Alterungsrate verlangsamen, entweder indem wir uns weniger schädlichen Dingen aussetzen oder indem wir den Reparaturprozess in unseren Zellen ankurbeln.
Gibt es neuere Theorien, neuere Entwicklungen auf diesem Gebiet, die Sie begeistern?
Die Theorie der Genomerhaltung finde ich faszinierend. Denken Sie daran, dass es in jeder unserer Zellen eine Menge DNA gibt, die Anweisungen für alles enthält, was mit dieser Zelle passieren wird, von der Entwicklung über das Überleben bis zur Fortpflanzung. Da sich Zellen ständig teilen, müssen sie bei jeder Teilung eine exakte Kopie der gesamten DNA erstellen. Mit der Zeit kann die Integrität der DNA beeinträchtigt werden. Grundsätzlich bricht die Erhaltung des Genoms zusammen.
Es gibt eine neue Richtung, die wir im Labor einzuschlagen begonnen haben, und wir sind uns nicht sicher, wie sie mit der Erhaltung des Genoms zusammenhängt, wenn überhaupt, aber sie knüpft an einige Studien an, die am USDA Human Nutrition Research Center On Aging erstellt wurden bei Tufts. Wir haben mit einem Wissenschaftler namens Jimmy Crott zusammengearbeitet, der etwas Besonderes gefunden hat Bakterium, das die Entstehung von Darmkrebs bei Mäusen verlangsamen könnte.
Sie fragen sich vielleicht: Was hat das mit dem Altern zu tun? Nun ja, mit zunehmendem Alter steigt das Risiko, an Krebs zu erkranken, oft erheblich. Wir dachten, wenn wir dieses spezielle Bakterium an Fruchtfliegen verfüttern würden, würde es ihnen dann nicht nur helfen, nicht an Krebs zu erkranken, sondern möglicherweise auch ihre Lebensdauer verlängern? Wir waren verblüfft, als wir herausfanden, dass es die Lebensdauer der Fruchtfliegen um 30–40 % verlängerte.
Wir haben unter anderem herausgefunden, dass das Verdauungssystem der Fliegen mit zunehmendem Alter tendenziell undichter wurde. Im Laufe der Zeit wurde diese Undichtigkeit bei den Fliegen, die mit dem Bakterium gefüttert wurden, unterdrückt. Mit weniger Leaky Gut kam es zu weniger Entzündungen. Es ist wichtig zu beachten, dass Entzündungen nachweislich eine sehr schädliche Wirkung auf das Altern haben. Dafür gibt es sogar einen Begriff namens „Entzündung“.
Bedeutet das, dass das Geheimnis der Kontrolle des Alterns möglicherweise weniger mit unseren Genen als vielmehr mit anderen Lebewesen in uns zu tun hat?
Das ist die Idee. Möglicherweise gibt es Dinge außerhalb unserer eigenen Zellen, die einen großen Einfluss auf den Alterungsprozess haben. Dass die Lebensdauer um 30–40 % verlängert wird, während es bei Fruchtfliegen zutrifft, ist faszinierend, da viele der Gene, die in Fruchtfliegen vorkommen, auch beim Menschen vorkommen.
Und obwohl die spezifische Bakterienart, die wir getestet haben, nicht im Mikrobiom der Fruchtfliege vorkommt, ist sie ein normaler Bestandteil des menschlichen Mikrobioms. Daher ist es möglich, dass diese Bakterien den Alterungsprozess bei Menschen beeinflussen. Wir glauben, dass dies mit einer entzündungshemmenden Eigenschaft der Bakterien zusammenhängt und testen dies derzeit.
Wenn ich die Lebensdauer einer Fruchtfliege – etwa 40 bis 50 Tage – mit der eines Menschen vergleiche, frage ich mich, warum verschiedene Arten unterschiedlich schnell altern. Liegt es an der Größe?
Es scheint zwei Trends zu geben. Erstens geht bei Säugetieren der Trend dahin, dass größere Tiere tendenziell eine längere durchschnittliche Lebenserwartung haben, obwohl es sicherlich Ausreißer in beide Richtungen gibt. Beispielsweise liegt die Lebensdauer des Nacktmulls deutlich über der Trendlinie. Zweitens neigen kleinere Tiere innerhalb einer einzelnen Art dazu, länger zu leben als ihre größeren Artgenossen. Ein häufiges Beispiel sind Hunde, obwohl auch hier Ausreißer häufig vorkommen.
Menschen leben länger, als aufgrund ihrer Größe zu erwarten wäre, und dies ist wahrscheinlich auf ihre Fähigkeit zurückzuführen, ihre Umwelt zu manipulieren. Ob größere Menschen eine kürzere Lebenserwartung haben, wird immer noch diskutiert, obwohl mehrere in den letzten 20 Jahren veröffentlichte Analysen darauf hindeuten, dass eine geringere Statur eine längere Lebenserwartung begünstigen könnte.
Nachdem wir über die gesamte bisherige Forschung nachgedacht haben: Wie weit sind wir Ihrer Meinung nach von einem wirklich großen Durchbruch in der Wissenschaft des Alterns entfernt?
Diese Frage stellen meine Schüler jeden Tag. Ich wünschte, ich könnte die Teeblätter lesen und es wissen. Während es möglich ist, dass wir innerhalb von ein oder zwei Jahrzehnten etwas erreichen, das die Alterungsrate der Menschen grundlegend verändern könnte, denke ich, dass das wichtigere Ziel darin besteht, Wege zu finden, um eine Steigerung der Gesundheitsspanne zu fördern. Wir möchten sicherstellen, dass Menschen weniger an Osteoporose, Herzerkrankungen und Alzheimer erkranken – altersbedingten Krankheiten, die die Lebensqualität im Alter beeinträchtigen.
Das Ziel besteht darin, die Zeit zu verlängern, in der wir in einem gesunden Zustand leben, für uns selbst sorgen und so lange wie möglich unabhängig leben und das Leben maximal genießen können. Deshalb bin ich in diesem Bereich tätig. Für mich und viele meiner Kollegen geht es darum, Wege zu finden, die Gesundheit und nicht nur die Lebensdauer der Menschen zu verlängern.