Die Grundlagen des Alterns: Was sie sind und wie sie funktionieren
In den letzten Jahrzehnten haben Forscher herausgefunden, warum wir altern und welche Vorgänge daran beteiligt sind.
Ash Edmonds
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Um die zelluläre Alterung zu untersuchen, braucht man zuerst ein Maß, um sie zu messen. Hier kommt das biologische Alter ins Spiel.
Biologisches Alter
Jeder Mensch altert unterschiedlich schnell. Deshalb ist es wichtig, dass zwischen dem chronologischen Alter und dem biologischen Alter unterschieden wird.
Unser chronologisches Alter ist die Zahl, die wir an jedem Geburtstag feiern und auf die wir wenig Einfluss haben. Unser biologisches Alter hingegen ist beeinflussbarer. Es spiegelt den allgemeinen Gesundheitszustand wider.
Die primären Merkmale des Alterns
In einer Studie aus dem Jahr 2013 wurden zunächst die neun Kennzeichen des Alterns (Hallmarks of Aging) festgelegt und in drei Gruppen unterteilt: primäre, reaktive und integrative Kennzeichen. Die primären Kennzeichen sind die grundlegenden Quellen für Zellschäden, während die reaktiven und integrativen Kennzeichen relativ reaktionsfähig sind. Die primären Hallmarks sind die Grundursachen der Alterung.
Die vier primären Hallmarks sind Telomer-Erosion, genomische Instabilität, epigenetische Veränderungen und der Verlust der Proteostase. In diesem Artikel werden wir uns auf die ersten drei Konzepte konzentrieren.
Verkürzung der Telomere
Telomere sind die Schutzkappen am Ende der DNA, ähnlich wie das schützende Plastik am Ende der Schnürsenkel. Diese Kappen verhindern DNA-Schäden, die durch die Zellreplikation verursacht werden. Leider sind Telomere nicht endlos. Jede Zellteilung verschlechtert diese Telomere, bis sie kritisch kurz sind und unsere DNA nicht mehr schützen können. Nach einem durch Replikation verursachten DNA-Schaden aktiviert die Zelle eine DNA-Schadensreaktion. Diese teilt der Zelle mit, dass sie am Ende ihres Lebens ist, und versetzt sie in einen zombieähnlichen Zustand, um sich schließlich der Apoptose, dem Zellselbstmord, zu unterziehen.
Telomerverschleiß und Alterung
Manchmal läuft der letzte Teil nicht wie geplant. Nachdem die Zelle in einen zombieartigen Zustand, die so genannte Seneszenz, eingetreten ist, stirbt sie gelegentlich nicht ab. In diesem Fall bleibt sie eine seneszente Zelle. Die zelluläre Seneszenz bringt eine Reihe von Problemen mit sich, wie z.B. die Förderung von Entzündungen. Tatsächlich ist die zelluläre Seneszenz eines der reaktionsfähigen Kennzeichen des Alterns.
Selbst wenn die Dinge wie geplant laufen, ist das Ergebnis der Selbstmord der Zellen. Kürzere Telomere führen zu einer kürzeren Lebensspanne der Zellen, was für die Langlebigkeit nicht ideal ist. Daher konzentrieren sich mehrere Studien auf die Erhaltung der Telomerlänge durch Änderungen des Lebensstils und potenzielle Therapien.
Genomische Instabilität
Unsere Zellen erleiden jeden Tag DNA-Schäden. Im Inneren ist dies eine Folge der unerwünschten Oxidation durch freie Radikale. Das verändert ihre Struktur, was zu Brüchen führt. Es gibt Reparaturmechanismen, die beschädigte DNA-Moleküle ersetzen, aber diese Mechanismen werden mit zunehmendem Alter weniger effektiv. Mit der Zeit häufen sich diese Brüche, und die Zelle aktiviert eine DNA-Schadensreaktion. Dieses Merkmal führt auch zur Apoptose (programmierter Zelltod) und zur zellulären Seneszenz, einem reaktionsfähigen Merkmal der Alterung.
Epigenetische Veränderungen
Das Epigenom ist praktisch eine weitere Schicht auf dem Genom. Über die DNA-Methylierung steuert das Epigenom die Aktivierung und Deaktivierung von Genen. Während unser Genom von Geburt an unveränderlich ist, ist unser Epigenom dynamisch.
Wenn unsere DNA geschädigt wird, greifen in der Regel die Reparaturmechanismen ein, um die geschädigten DNA-Moleküle zu ersetzen. Bei der DNA-Reparatur kommt es jedoch häufig zu Fehlern in der epigenetischen Ausdrucksweise. Obwohl das DNA-Molekül repariert wird, ist seine Expression also anders. Dies wird als epigenetische Veränderung bezeichnet.
Epigenetische Veränderungen und Alterung
Eine Veränderung der Genexpression kann wichtige Gene unterdrücken und eine Zelle in den Ruhezustand versetzen oder Gene aktivieren, die eine Zelle in die Seneszenz schicken können. Die meisten altersbedingten Veränderungen, die wir erleben, sind Folgen epigenetischer Veränderungen.
Unser Epigenom und die DNA-Methylierungsmuster sind ein aussagekräftiger Indikator für das allgemeine Wohlbefinden und damit ein sehr guter Maßstab für das biologische Alter. Unser Epigenom reagiert auch stark auf unseren Lebensstil und unsere Umwelt, was es zu einer hervorragenden Quelle für personalisierte Gesundheitsdaten macht. Die Erforschung und Analyse der Grundlagen des Alterns zeigt uns nicht nur, wo wir stehen, sondern auch, wie wir uns verbessern können!
Schlussfolgerungen
Es gibt neun Merkmale des Alterns, die in drei Gruppen unterteilt sind: primäre, reaktive und integrative Merkmale. Die primären Merkmale sind die Grundursachen des Alterns.
Die vierprimären Merkmale sind Telomer-Erosion, genomische Instabilität, epigenetische Veränderungen und Verlust der Proteostase.
Telomere helfen uns, DNA-Schäden zu verhindern, die durch die Zellreplikation verursacht werden. Bei jeder Zellteilung verkürzen sich diese Telomere, bis sie kritisch kurz sind und unsere DNA nicht mehr schützen.
Die Oxidation der DNA führt zu Brüchen. Die Reparaturmechanismen, die beschädigte DNA-Moleküle ersetzen, werden mit zunehmendem Alter weniger effektiv. Wenn sich diese Brüche häufen, kann eine Zelle in die zelluläre Seneszenz eintreten.
Wenn unsere DNA geschädigt wird, wird sie zwar anschließend repariert, jedoch wird der epigenetische Code oft falsch interpretiert. Die meisten der altersbedingten Veränderungen, die wir erleben, sind die Folge epigenetischer Veränderungen.
Referenzen
- López-Otín,C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M., & Kroemer, G. (2013). TheHallmarks of Aging. Cell, 153(6), 1194–1217. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.05.039
- Aubert, G.,& Lansdorp, P. M. (2008). Telomeres and Aging. Physiological Reviews, 88(2), 557–579. https://doi.org/10.1152/physrev.00026.2007
- Chatterjee,N., & Walker, G. C. (2017). Mechanisms of DNA damage, repair, andmutagenesis. Environmental andMolecular Mutagenesis, 58(5),235–263. https://doi.org/10.1002/em.22087
- What isepigenetics?: MedlinePlus Genetics.(n.d.). https://medlineplus.gov/genetics/understanding/howgeneswork/epigenome/
Publiziert
2.11.2024
Kategorie
Longevity
Experte
Wissenschaftliche Begriffe
Apoptose
von griech. apoptōsis = das Abfallen, z. B. eines Blattes
Apoptose ist ein streng geregelter physiologischer Vorgang in der Art eines "Zellselbstmords", der für Entwicklung, Erhaltung und Altern vielzelliger Organismen eine wichtige Rolle spielt und bei dem einzelne Zellen planmäßig eliminiert werden.
Telomer
gr. τέλος télos 'Ende' und μέρος méros 'Teil'
Ein Telomer ist eine Kappe, die das Ende des Chromosoms vor Abnutzung schützt, vergleichbar mit der Ahle am Ende eines Schnürsenkels oder dem verbrannten Ende eines Seils, um ein Ausfransen zu verhindern. Mit zunehmendem Alter erodieren die Telomere bis zu dem Punkt, an dem die Zelle die Hayflick-Grenze erreicht. Dies ist der Punkt, an dem die Zelle die Erosion als einen DNA-Bruch ansieht, sich nicht mehr teilt und seneszent wird.
Genom
Die gesamte DNA-Sequenz eines Organismus oder Virus. Das Genom ist im Wesentlichen ein riesiger Satz von Anweisungen für die Herstellung der einzelnen Teile einer Zelle und für die Steuerung des gesamten Ablaufs.
Proteostase
Der Begriff der Proteostase umfasst verschiedene miteinander vernetzte Prozesse, die auf zellulärer Ebene die Proteinaktivität kontrollieren.
Um die zelluläre Alterung zu untersuchen, braucht man zuerst ein Maß, um sie zu messen. Hier kommt das biologische Alter ins Spiel.
Biologisches Alter
Jeder Mensch altert unterschiedlich schnell. Deshalb ist es wichtig, dass zwischen dem chronologischen Alter und dem biologischen Alter unterschieden wird.
Unser chronologisches Alter ist die Zahl, die wir an jedem Geburtstag feiern und auf die wir wenig Einfluss haben. Unser biologisches Alter hingegen ist beeinflussbarer. Es spiegelt den allgemeinen Gesundheitszustand wider.
Die primären Merkmale des Alterns
In einer Studie aus dem Jahr 2013 wurden zunächst die neun Kennzeichen des Alterns (Hallmarks of Aging) festgelegt und in drei Gruppen unterteilt: primäre, reaktive und integrative Kennzeichen. Die primären Kennzeichen sind die grundlegenden Quellen für Zellschäden, während die reaktiven und integrativen Kennzeichen relativ reaktionsfähig sind. Die primären Hallmarks sind die Grundursachen der Alterung.
Die vier primären Hallmarks sind Telomer-Erosion, genomische Instabilität, epigenetische Veränderungen und der Verlust der Proteostase. In diesem Artikel werden wir uns auf die ersten drei Konzepte konzentrieren.
Verkürzung der Telomere
Telomere sind die Schutzkappen am Ende der DNA, ähnlich wie das schützende Plastik am Ende der Schnürsenkel. Diese Kappen verhindern DNA-Schäden, die durch die Zellreplikation verursacht werden. Leider sind Telomere nicht endlos. Jede Zellteilung verschlechtert diese Telomere, bis sie kritisch kurz sind und unsere DNA nicht mehr schützen können. Nach einem durch Replikation verursachten DNA-Schaden aktiviert die Zelle eine DNA-Schadensreaktion. Diese teilt der Zelle mit, dass sie am Ende ihres Lebens ist, und versetzt sie in einen zombieähnlichen Zustand, um sich schließlich der Apoptose, dem Zellselbstmord, zu unterziehen.
Telomerverschleiß und Alterung
Manchmal läuft der letzte Teil nicht wie geplant. Nachdem die Zelle in einen zombieartigen Zustand, die so genannte Seneszenz, eingetreten ist, stirbt sie gelegentlich nicht ab. In diesem Fall bleibt sie eine seneszente Zelle. Die zelluläre Seneszenz bringt eine Reihe von Problemen mit sich, wie z.B. die Förderung von Entzündungen. Tatsächlich ist die zelluläre Seneszenz eines der reaktionsfähigen Kennzeichen des Alterns.
Selbst wenn die Dinge wie geplant laufen, ist das Ergebnis der Selbstmord der Zellen. Kürzere Telomere führen zu einer kürzeren Lebensspanne der Zellen, was für die Langlebigkeit nicht ideal ist. Daher konzentrieren sich mehrere Studien auf die Erhaltung der Telomerlänge durch Änderungen des Lebensstils und potenzielle Therapien.
Genomische Instabilität
Unsere Zellen erleiden jeden Tag DNA-Schäden. Im Inneren ist dies eine Folge der unerwünschten Oxidation durch freie Radikale. Das verändert ihre Struktur, was zu Brüchen führt. Es gibt Reparaturmechanismen, die beschädigte DNA-Moleküle ersetzen, aber diese Mechanismen werden mit zunehmendem Alter weniger effektiv. Mit der Zeit häufen sich diese Brüche, und die Zelle aktiviert eine DNA-Schadensreaktion. Dieses Merkmal führt auch zur Apoptose (programmierter Zelltod) und zur zellulären Seneszenz, einem reaktionsfähigen Merkmal der Alterung.
Epigenetische Veränderungen
Das Epigenom ist praktisch eine weitere Schicht auf dem Genom. Über die DNA-Methylierung steuert das Epigenom die Aktivierung und Deaktivierung von Genen. Während unser Genom von Geburt an unveränderlich ist, ist unser Epigenom dynamisch.
Wenn unsere DNA geschädigt wird, greifen in der Regel die Reparaturmechanismen ein, um die geschädigten DNA-Moleküle zu ersetzen. Bei der DNA-Reparatur kommt es jedoch häufig zu Fehlern in der epigenetischen Ausdrucksweise. Obwohl das DNA-Molekül repariert wird, ist seine Expression also anders. Dies wird als epigenetische Veränderung bezeichnet.
Epigenetische Veränderungen und Alterung
Eine Veränderung der Genexpression kann wichtige Gene unterdrücken und eine Zelle in den Ruhezustand versetzen oder Gene aktivieren, die eine Zelle in die Seneszenz schicken können. Die meisten altersbedingten Veränderungen, die wir erleben, sind Folgen epigenetischer Veränderungen.
Unser Epigenom und die DNA-Methylierungsmuster sind ein aussagekräftiger Indikator für das allgemeine Wohlbefinden und damit ein sehr guter Maßstab für das biologische Alter. Unser Epigenom reagiert auch stark auf unseren Lebensstil und unsere Umwelt, was es zu einer hervorragenden Quelle für personalisierte Gesundheitsdaten macht. Die Erforschung und Analyse der Grundlagen des Alterns zeigt uns nicht nur, wo wir stehen, sondern auch, wie wir uns verbessern können!
Schlussfolgerungen
Es gibt neun Merkmale des Alterns, die in drei Gruppen unterteilt sind: primäre, reaktive und integrative Merkmale. Die primären Merkmale sind die Grundursachen des Alterns.
Die vierprimären Merkmale sind Telomer-Erosion, genomische Instabilität, epigenetische Veränderungen und Verlust der Proteostase.
Telomere helfen uns, DNA-Schäden zu verhindern, die durch die Zellreplikation verursacht werden. Bei jeder Zellteilung verkürzen sich diese Telomere, bis sie kritisch kurz sind und unsere DNA nicht mehr schützen.
Die Oxidation der DNA führt zu Brüchen. Die Reparaturmechanismen, die beschädigte DNA-Moleküle ersetzen, werden mit zunehmendem Alter weniger effektiv. Wenn sich diese Brüche häufen, kann eine Zelle in die zelluläre Seneszenz eintreten.
Wenn unsere DNA geschädigt wird, wird sie zwar anschließend repariert, jedoch wird der epigenetische Code oft falsch interpretiert. Die meisten der altersbedingten Veränderungen, die wir erleben, sind die Folge epigenetischer Veränderungen.
Experte
Referenzen
- López-Otín,C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M., & Kroemer, G. (2013). TheHallmarks of Aging. Cell, 153(6), 1194–1217. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.05.039
- Aubert, G.,& Lansdorp, P. M. (2008). Telomeres and Aging. Physiological Reviews, 88(2), 557–579. https://doi.org/10.1152/physrev.00026.2007
- Chatterjee,N., & Walker, G. C. (2017). Mechanisms of DNA damage, repair, andmutagenesis. Environmental andMolecular Mutagenesis, 58(5),235–263. https://doi.org/10.1002/em.22087
- What isepigenetics?: MedlinePlus Genetics.(n.d.). https://medlineplus.gov/genetics/understanding/howgeneswork/epigenome/
Publiziert
2.11.2024
Kategorie
Longevity
Wissenschaftliche Begriffe
Apoptose
von griech. apoptōsis = das Abfallen, z. B. eines Blattes
Apoptose ist ein streng geregelter physiologischer Vorgang in der Art eines "Zellselbstmords", der für Entwicklung, Erhaltung und Altern vielzelliger Organismen eine wichtige Rolle spielt und bei dem einzelne Zellen planmäßig eliminiert werden.
Telomer
gr. τέλος télos 'Ende' und μέρος méros 'Teil'
Ein Telomer ist eine Kappe, die das Ende des Chromosoms vor Abnutzung schützt, vergleichbar mit der Ahle am Ende eines Schnürsenkels oder dem verbrannten Ende eines Seils, um ein Ausfransen zu verhindern. Mit zunehmendem Alter erodieren die Telomere bis zu dem Punkt, an dem die Zelle die Hayflick-Grenze erreicht. Dies ist der Punkt, an dem die Zelle die Erosion als einen DNA-Bruch ansieht, sich nicht mehr teilt und seneszent wird.
Genom
Die gesamte DNA-Sequenz eines Organismus oder Virus. Das Genom ist im Wesentlichen ein riesiger Satz von Anweisungen für die Herstellung der einzelnen Teile einer Zelle und für die Steuerung des gesamten Ablaufs.
Proteostase
Der Begriff der Proteostase umfasst verschiedene miteinander vernetzte Prozesse, die auf zellulärer Ebene die Proteinaktivität kontrollieren.
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