Sie kennen wahrscheinlich jemanden, der langsam zu altern scheint und jünger erscheint, als sein 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 ihre goldenen Jahre ohne Schwierigkeiten zu überstehen, während andere physiologische Schwierigkeiten haben, das mittlere Alter zu erreichen?
Ich habe während meiner gesamten wissenschaftlichen Laufbahn auf dem Gebiet des Alterns gearbeitet und lehre Zell- und Molekularbiologie des Alterns an der University of Michigan. Ziel der Altersforschung ist es nicht, ein einziges Heilmittel zu finden, das alle Probleme löst, die im Alter auftreten können. Im Gegenteil, die Arbeit der letzten zehn bis zwanzig Jahre zeigt, dass Altern ein multifaktorieller Prozess ist und dass kein einzelner Eingriff ihn vollständig stoppen kann.
Was ist Altern?
Es gibt viele verschiedene Definitionen des Alterns, aber Wissenschaftler sind sich im Allgemeinen über einige gemeinsame Merkmale einig: 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 Milliarden von Zellen, und jede von ihnen ist nicht nur für eine oder mehrere spezifische Funktionen des Gewebes, in dem sie sich befindet, verantwortlich, sondern muss auch alle notwendigen Arbeiten ausführen, um sich selbst am Leben zu erhalten. Dazu gehören der Nährstoffstoffwechsel, die Abfallbeseitigung, der Signalaustausch mit anderen Zellen und die Anpassung an Stress.
Das Problem besteht darin, dass jeder Prozess und jede Komponente in jeder Ihrer Zellen unterbrochen oder beschädigt werden kann. Daher verbrauchen Ihre Zellen täglich viel Energie, um diesen Problemen vorzubeugen, sie zu erkennen und zu lösen.
Altern kann als fortschreitender Verlust der Fähigkeit angesehen werden, die Homöostase (einen Gleichgewichtszustand zwischen den Körpersystemen) aufrechtzuerhalten, entweder aufgrund der Unfähigkeit, Schäden und Funktionsstörungen zu verhindern oder zu erkennen, oder aufgrund der Unfähigkeit, Probleme angemessen oder schnell zu lösen sie entstehen. Alterung resultiert aus einer Kombination dieser Faktoren. Jahrzehntelange Forschung hat gezeigt, dass sich fast alle zellulären Prozesse mit dem Alter verändern.
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, die mögliche Rolle zu untersuchen, die viele andere wichtige Biomoleküle in der Zelle beim Altern spielen.
Eine der Hauptfunktionen der Zelle ist die Aufrechterhaltung ihrer DNA, der Bedienungsanleitung, die die Zellmaschinerie liest, um bestimmte Proteine zu produzieren. Bei der DNA-Erhaltung geht es um den präzisen Schutz und die Reparatur von Schäden am genetischen Material und den daran bindenden Molekülen.
Proteine sind die Arbeiter der Zelle. Sie führen chemische Reaktionen durch, sorgen für strukturelle Unterstützung, senden und empfangen Nachrichten, halten und geben Energie ab und vieles mehr. Wenn das Protein beschädigt ist, nutzt die Zelle Mechanismen, an denen spezielle Proteine beteiligt sind, die versuchen, das beschädigte Protein entweder zu reparieren oder zu recyceln. Ähnliche Mechanismen ermöglichen es, Proteine außer Reichweite zu bringen oder zu zerstören, wenn sie nicht mehr benötigt werden. Auf diese Weise können seine Bestandteile später zur Herstellung eines neuen Proteins verwendet werden.
Das Altern stört ein empfindliches biologisches Netzwerk
Die Querkommunikation zwischen Komponenten innerhalb von Zellen, Zellen als Ganzes, Organen und der Umwelt stellt ein komplexes und sich ständig weiterentwickelndes Informationsnetzwerk dar.
Wenn alle Prozesse, die an der Bildung und Aufrechterhaltung der Funktion von DNA und Proteinen beteiligt sind, normal funktionieren, können die verschiedenen Kompartimente einer Zelle, die spezielle Aufgaben erfüllen und Organellen genannt werden, die Gesundheit und Funktion der Zelle aufrechterhalten. Damit ein Organ gut funktioniert, müssen die meisten Zellen, aus denen es besteht, ordnungsgemäß funktionieren. Und damit ein ganzer Organismus überleben und gedeihen kann, müssen alle Organe seines Körpers ordnungsgemäß funktionieren.
Alterung kann zu Funktionsstörungen auf allen diesen Ebenen führen, von der subzellulären Ebene bis zum Körper. Es kann sein, dass ein Gen, das für ein Protein kodiert, das für die DNA-Reparatur wichtig ist, beschädigt wurde, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, dass alle anderen Gene in der Zelle fehlerhaft repariert werden. Oder vielleicht sind die Recyclingsysteme der Zelle nicht mehr in der Lage, funktionsgestörte Komponenten abzubauen. Sogar die Kommunikationssysteme zwischen Zellen, Geweben und Organen können beeinträchtigt sein, wodurch der Körper weniger auf Veränderungen im Körper reagieren kann.
Der Zufall kann zu erhöhten molekularen und zellulären Schäden führen, die mit der Zeit immer weniger repariert werden. Wenn sich dieser Schaden anhäuft, erleiden auch die Systeme, die ihn reparieren sollen, Schaden. Dies führt mit zunehmendem Alter der Zellen zu einem Zyklus zunehmenden Verschleißes.
Anti-Aging-Interventionen
Die gegenseitige Abhängigkeit lebenswichtiger zellulärer Prozesse ist ein zweischneidiges Schwert: Wenn einer von ihnen ausreichend geschädigt ist, sind alle anderen Prozesse, die mit ihm interagieren oder von ihm abhängen, beeinträchtigt. Diese Vernetzung bedeutet jedoch auch, dass die Stärkung eines stark vernetzten Prozesses auch damit verbundene Funktionen verbessern könnte. Tatsächlich funktionieren die wirksamsten Anti-Aging-Maßnahmen auf diese Weise.
Es gibt kein Allheilmittel, um das Altern aufzuhalten, aber bestimmte Eingriffe im Labor scheinen das Altern zu verlangsamen. Obwohl klinische Studien laufen, um verschiedene Ansätze am Menschen zu untersuchen, stammen die meisten vorhandenen Daten von Tieren wie Nematoden, Fliegen, Mäusen und nichtmenschlichen Primaten.
Eine der am besten untersuchten Interventionen ist die Kalorienrestriktion. Dabei geht es darum, die Menge an Kalorien zu reduzieren, die ein Tier normalerweise aufnimmt, ohne ihm die notwendigen Nährstoffe zu entziehen. Rapamycin, ein von der FDA zugelassenes Medikament, das bei Organtransplantationen und einigen Krebsbehandlungen eingesetzt wird, scheint zu wirken, indem es zumindest einen Teil der gleichen Signalwege nutzt, die durch Kalorienrestriktion in der Zelle aktiviert werden. Beide Medikamente beeinflussen Signalzentren, die die Zelle anweisen, die vorhandenen Biomoleküle zu erhalten, anstatt zu wachsen und neue Biomoleküle aufzubauen. Mit der Zeit eliminiert diese zelluläre Version von „Reduzieren, Wiederverwenden, Recyceln“ beschädigte Komponenten und hinterlässt einen höheren Anteil funktionsfähiger Komponenten.
Andere Eingriffe umfassen die Veränderung der Konzentration bestimmter Metaboliten, die selektive Abtötung alternder Zellen, die sich nicht mehr teilen, die Veränderung des Darmmikrobioms und Verhaltensänderungen.
Allen diesen Eingriffen ist gemeinsam, dass sie Prozesse beeinflussen, die für die zelluläre Homöostase wesentlich sind, die mit zunehmendem Alter häufig dysreguliert oder dysfunktional werden und mit anderen zellulären Erhaltungssystemen verknüpft sind. Oft sind diese Prozesse die zentralen Treiber der Mechanismen, die DNA und Proteine im Körper schützen.
Es gibt keine einzelne Ursache für das Altern. Keine zwei Menschen altern gleich und auch keine zwei Zellen altern gleich. Es gibt zahllose Möglichkeiten, wie die grundlegende Biologie im Laufe der Zeit schiefgehen kann, und diese summieren sich, um für jeden Menschen ein einzigartiges Netz alterungsbedingter Faktoren zu schaffen, was es äußerst schwierig macht, eine universelle Anti-Aging-Behandlung zu finden.
Die Erforschung von Interventionen, die gleichzeitig auf mehrere wichtige zelluläre Prozesse abzielen, könnte jedoch dazu beitragen, die Gesundheit über einen längeren Zeitraum des Lebens zu verbessern und zu erhalten. Diese Fortschritte könnten dazu beitragen, dass Menschen länger leben.
Dieser Artikel wurde von The Conversation erneut veröffentlicht, einer unabhängigen, gemeinnützigen Nachrichtenorganisation, die Ihnen vertrauenswürdige Fakten und Analysen liefert, die Ihnen helfen, unsere komplexe Welt zu verstehen. Es wurde geschrieben von: Ellen Quarles, Universität von Michigan
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Ellen Quarles arbeitet nicht für ein Unternehmen oder eine Organisation, die von diesem Artikel profitieren könnte, berät sie nicht, besitzt keine Anteile daran und erhält keine Finanzierung von diesen und hat keine relevanten Verbindungen über ihre Universitätsposition hinaus angegeben.