Gene für längeres, gesünderes Leben gefunden

Mit der Frage, wie genau wir altern, besch?ftigt sich die Menschheit seit Jahrhunderten ¨C angetrieben durch die Suche nach einer Quelle ewiger Jugend. Mit dem Fortschritt bei den molekulargenetischen Methoden in den letzten Jahrzehnten hat sich diese Suche an den Genen, die am Alterungsprozess beteiligt sind, stark beschleunigt.

Bis anhin beschr?nkte sie sich meist auf Gene einzelner Modellorganismen wie des Fadenwurms C.elegans. Von ihm war bekannt, dass rund ein Prozent seiner Gene die Lebensdauer beeinflussen k?nnten. Die Forschung vermutet jedoch schon l?nger, dass solche Gene im Lauf der Evolution entstanden und in allen Lebewesen, deren Zellen einen Zellkern besitzen - von der Bierhefe bis zum Menschen - erhalten geblieben sind.

40¡®000 Gene durchforstet

Forschende der ETH Z¨¹rich und des Konsortiums ?JenAge? aus Jena haben nun die Genome von drei unterschiedlichen Organismen systematisch nach den Genen abgesucht, die mit dem Alterungsprozess in Verbindung stehen und in allen drei Arten vorkommen und dementsprechend von Genen eines gemeinsamen Vorfahren abstammen. Diese sogenannten orthologen Gene sind sehr nahe miteinander verwandt, obwohl sie in unterschiedlichen Organismen vorliegen, und kommen auch alle im Menschen vor.

Um diese Gene aufzusp¨¹ren, untersuchten die Forschenden rund 40¡®000 Gene des Fadenwurms C. elegans, des Zebrafisches und der Maus. Mit ihrem Screening wollten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler herausfinden, welche Gene bei allen drei Organismen in den jeweils vergleichbaren Altersstadien ¨C jung erwachsen, mittelalt und alt ¨C in identischer Weise reguliert werden, also entweder altersabh?ngig hoch- oder herunterreguliert werden.

Als Mass f¨¹r die Gen-Aktivit?t massen die Forschenden die Menge an Boten-RNS-Molek¨¹len, die in den Zellen dieser Tiere zu finden waren. Die Boten-RNS (englisch: mRNA) ist die Abschrift eines Gens und der Bauplan eines Proteins. Liegen viele Kopien einer Boten-RNS eines bestimmten Gens vor, ist dieses sehr aktiv; das Gen ist ?hochreguliert?. Wenige RNS-Kopien werden hingegen als Zeichen von geringer Aktivit?t gewertet, erl?utert Michael Ristow, koordinierender Autor der soeben erschienenen Studie und Professor f¨¹r Energiestoffwechsel an der ETH Z¨¹rich.

Aus diesem Informationsgemenge bildeten die Wissenschaftler anhand statistischer Modelle eine Schnittmenge von Genen, die bei Wurm, Fisch und Maus vergleichbar reguliert waren. Dabei zeigte sich, dass die drei Organismen lediglich 30 Gene, die den Alterungsprozess massgeblich beeinflussen, gemeinsam haben.

Genaktivit?t reduzieren, Leben verl?ngern

Mit Versuchen, bei denen die Boten-RNS der entsprechenden Gene selektiv blockiert wurden, kl?rten die Forschenden deren Wirkung auf den Alterungsprozess beim Fadenwurm. Bei einem Dutzend dieser Gene wirkte ihre Blockierung um mindestens f¨¹nf Prozent lebensverl?ngernd.

Eines dieser Gene kristallisierte sich als besonders einflussreich heraus: das bcat-1-Gen. ?Blockierten wir die Wirkung dieses Gens, nahm die mittlere Lebensspanne des Fadenwurms markant zu, und zwar um bis zu 25 Prozent?, erkl?rt Ristow.

Auch konnten die Forschenden den Wirkmechanismus dieses Gens aufkl?ren: Das bcat-1-Gen tr?gt den Code f¨¹r das gleichnamige Enzym, welches sogenannte verzweigtkettige Aminos?uren abbaut. Zu diesen nat¨¹rlich in der Nahrung vorkommenden Eiweissbausteinen z?hlen die Aminos?uren L-Leucin, L-Isoleucin und L-Valin.

Hemmten die Forschenden die Genaktivit?t von bcat-1, reicherten sich diese verzweigten Aminos?uren im Gewebe an. Dies setzte eine molekulare Signalkaskade in Gang, welche beim Fadenwurm die Langlebigkeit bewirkte. Dar¨¹ber hinaus verl?ngerte sich die Zeitspanne, in welcher die W¨¹rmer vital blieben. Als Mass f¨¹r Vitalit?t massen Forscher die Anreicherung von altersbedingten Pigmenten, die Geschwindigkeit, mit der sich die Tiere fortbewegten, und wie oft sich ein Wurm erfolgreich fortpflanzte. All diese Parameter verbesserten sich, wenn die Wissenschaftler die Aktivit?t des bcat-1-Gens hemmten.

Einen lebensverl?ngernden Effekt erzielten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch, wenn sie den Fadenw¨¹rmern die drei verzweigtkettigen Aminos?uren ins Futter mischten. Allerdings war der Effekt insgesamt geringer ausgepr?gt, da das bcat-1-Gen aktiv blieb, sodass diese Aminos?uren fortlaufend abgebaut wurden und ihre lebensverl?ngernde Wirkung weniger gut entfalten konnten.

Konservierter Mechanismus

Ristow zweifelt nicht daran, dass der gleiche Mechanismus auch beim Menschen abl?uft. ?Wir haben ausschliesslich die Gene gesucht, die evolution?r konserviert sind und deshalb in allen Organismen vorkommen, auch beim Menschen?, sagt er.

In der vorliegenden Untersuchung haben er und seine Jenaer Kolleginnen und Kollegen des Konsortiums ?JenAge?, dem das Leibniz-Institut f¨¹r Alternsforschung, das Leibniz-Institut f¨¹r Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie sowie die Friedrich-Schiller-Universit?t und das Universit?tsklinikum Jena angeh?ren, die Auswirkungen auf den Menschen noch ausgeklammert. Eine Folgestudie ist jedoch bereits in Planung. ?Allerdings k?nnen wir dabei aus offensichtlichen Gr¨¹nden die Lebenserwartung beim Menschen nicht messen?, so der ETH-Professor. Geplant sei aber stattdessen, diverse Gesundheitsparameter wie Cholesterin oder den Blutzuckerspiegel in ihre Untersuchungen einzubeziehen, um Anhaltspunkte f¨¹r den Gesundheitsstatus der Probanden zu erhalten.

Gesundheitskosten k?nnten massiv sinken

Ristow sagt, dass die mehrfach verzweigten Aminos?uren bereits heute bei Lebersch?den therapeutisch eingesetzt und auch der Sportlernahrung hinzugef¨¹gt w¨¹rden. ?Das Thema ist jedoch nicht, dass Menschen noch ?lter werden, sondern l?nger gesund bleiben?, sagt der Internist. Die Untersuchung liefere wichtige Anhaltspunkte daf¨¹r, wie der Alterungsprozess beeinflusst und Erkrankungen im Alter wie etwa Diabetes oder Bluthochdruck verhindert werden k?nnten.

Im Hinblick auf die ung¨¹nstige Demografie und die stetig steigende Lebenserwartung sei es wichtig, die Phase gesunden Lebens auszudehnen und nicht, ein noch h?heres, aber von chronischen Krankheiten gepr?gtes Lebensalter zu erreichen, findet der Forscher. Mit solchen pr?ventiven Massnahmen k?nnte ein ?lterer Mensch seine Lebensqualit?t erheblich steigern und gleichzeitig die medizinischen Versorgungskosten um mehr als die H?lfte reduzieren.