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Das Alter messen

Man ist so alt, wie man sich fühlt, heißt es. Doch lässt sich auch messen, wie schnell ein Mensch altert? Am Deutschen Krebsforschungszentrum suchen Forscher nach Biomarkern, die vorzeitiges Altern anzeigen.

Wir alle kennen solche Menschen, die nur auf dem Papier zu altern scheinen: Mit 95 fahren Sie noch täglich mit dem Fahrrad zum Supermarkt und schlagen ihre Urenkel beim Schachspielen. Und natürlich kennen wir auch Menschen, die schon viel älter zu sein scheinen, als es ihr Geburtsdatum verrät. Das chronologische Alter stimmt offenbar in vielen Fällen nicht mit dem biologischen Alter überein. Hermann Brenner, der am DKFZ die Abteilung Klinische Epidemiologie und Alternsforschung leitet, sucht mit seinem Team nicht nur nach den Gründen für vorzeitiges Altern, er möchte das biologische Alter auch messen. Bestimmte Altersmarker in den Zellen sollen dabei helfen.

Kurze und lange Schutzkappen

© DKFZ/Bohm und Nonnen

Ein solcher Marker könnten zum Beispiel die Telomere sein. Sie bilden die Enden der Chromosomen und haben die Funktion einer Schutzkappe. Immer wenn sich eine Zelle teilt, verkürzen sich die Telomere um ein kleines Stück. Das ist ein ganz natürlicher Prozess. Grundsätzlich gilt: Je jünger der Mensch, desto länger die Telomere. Doch sie sind nicht bei allen Menschen gleichen Alters auch gleichlang. Je nach genetischer Veranlagung und Lebensstil kann die Länge der Schutzkappen teils erheblich variieren. Heute weiß man: Rauchen, Übergewicht und regelmäßiger Alkoholkonsum verkürzen die Telomere und erhöhen damit das biologische Alter. Wissenschaftler konnten sogar zeigen, dass ein niedriger sozialer Status und ein niedriges Bildungs niveau mit einer Verkürzung der Telomere assoziiert sind. Wer unter Blut hochdruck, hohen Cholesterinwerten, Diabetes oder einer chronisch entzündlichen Erkrankung leidet, hat wahrscheinlich ebenso verkürzte Telomere – und altert biologisch betrachtet etwas schneller als Gleichaltrige mit längeren Telomeren.

Zusammen mit seiner Arbeitsgruppe hat Hermann Brenner im Zuge einer Studie bei etwa 3.600 Probanden zwischen 50 und 75 Jahren die Telomerlängen bestimmt. Das Ergebnis: Raucher haben deutlich kürzere Telomere als Menschen, die nie in ihrem Leben regelmäßig geraucht haben. Offenbar spielt auch die Menge der Zigaretten eine Rolle: Je mehr Zigaretten ein Proband täglich konsumierte, desto kürzer waren seine Telomere. „Wir haben aber auch gesehen, dass es sich durchaus lohnt, mit dem Rauchen aufzuhören“, so Brenner. „Probanden, die das Rauchen aufgegeben hatten, hatten längere Telo mere als weiterhin rauchende Studienteilnehmer“, berichtet er. Je weiter der Rauchstopp zurücklag, desto länger waren auch die Telomere. Deuten kurze Chromosomenschutzkappen auf einen nahen Tod hin? „Nicht unbedingt“, so Brenner, und weiter: „Die Vorhersagekraft der Telomere in Bezug auf die Sterblichkeit ist sehr begrenzt und wurde in der Vergangenheit oft überschätzt. Mittlerweile haben wir sehr viel präzisere Altersmarker gefunden.“

Muster auf der DNA

Zu diesen Markern gehören bestimmte Markierungen auf der Erbsubstanz, sogenannte Methylgruppen. Diese sind nötig, damit in der Zelle jeweils nur die Gene abgelesen werden, die sie gerade benötigt. Bei den Methylgruppen handelt es sich um kleine chemische Gruppen, die aus einem Kohlenstoff- und drei Wasserstoffatomen bestehen. Sie werden an die DNA geheftet und legen dadurch bestimmte Gene still. Die Methylgruppen bilden auf der DNA eine Art Muster. Dieses variiert je nach Gewebetyp und spiegelt die jeweiligen Anforderungen an die Zelle wieder. Auch das Alter hinterlässt charakteristische Spuren in der Anordnung der Methylgruppen. Dem amerikanischen Biomathematiker Steve Horvath gelang es, eine Methode zu entwickeln, mit der sich anhand des Methylierungsmusters das Alter eines Menschen auf Monate genau bestimmen lässt. Passt das Muster nicht zum chronologischen Alter, kann das ein Hinweis auf eine Erkrankung sein. Aber auch Umwelt- und Lebensstilfaktoren können die Ursachen sein. Eine aktuelle Studie des Teams um Brenner zeigte sehr beeindruckende Ergebnisse: „Spezifische Methylierungsmuster der DNA weißer Blutkörperchen können die Sterblichkeit an Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs und anderen chronischen Erkrankungen des höheren Lebensalters sehr viel besser vorhersagen als bisher verfügbare Altersmarker einschließlich der Telomerlänge“, fasst Brenner die Ergebnisse zusammen. Unklar seien hier allerdings noch Ursache und Wirkung – ob also das abweichende Muster der DNA-Methylierung die Entstehung von Krankheiten begünstigt, oder ob bereits bestehende Krankheitsprozesse das Muster verändern.

Moleküle gegen oxidativen Stress

Ein weiterer Marker, der den menschlichen Alterungsprozess widerspiegelt, findet sich im Blut. Während der Energiegewinnung in den Mitochondrien entstehen reaktive Sauerstoffverbindungen, kurz ROS. Diese benötigt der Körper zwar, um Signale in den Zellen weiterzuleiten, da sie aber sehr reaktionsfreudig sind, können sie die DNA und Proteine schädigen. Sind besonders viele dieser Sauerstoffverbindungen in einer Zelle vorhanden, steht sie unter „oxidativem Stress“. Sie kann die ROS dann nicht mehr mithilfe der dafür vorgesehenen Moleküle entschärfen. Diese „Abfangmoleküle“ haben eins gemeinsam: Sie besitzen alle dieselbe chemische Gruppe – eine Thiolgruppe, bestehend aus einem Schwefel- und einem Wasserstoffatom. Wie gut sich der Körper gegen oxidativen Stress wehren kann, ist messbar. Dazu bestimmen die Forscher die beim Menschen am häufigsten vorkommenden Thiolgruppen-tragenden Moleküle im Blut: je geringer die Konzentration, desto geringer der Schutz vor oxidativem Stress. Hermann Brenner und sein Kollege Ben Schöttker haben in einer Studie an über 10.000 Männern und Frauen untersucht, ob sich die Menge der antioxidativen Moleküle im Blut auf die Gesundheit des Menschen auswirkt. „Höhere Thiolgruppen-Konzentrationen gehen mit niedrigeren Sterberaten an Herz-Kreislauf-Erkrankungen einher“, fasst Schöttker die Ergebnisse der epidemiologischen Studien zusammen. „Interessanterweise wurde dieser Zusammenhang umso deutlicher, je älter die Patienten waren.“ Im Zuge der Studie machten die Forscher eine weitere Entdeckung: Die Thiolgruppen- Konzentration im Blut stand in einem deutlichen Zusammenhang mit Risikofaktoren wie Übergewicht, einer eingeschränkten Nierenfunktion und erhöhten Entzündungswerten. „Wahrscheinlich kann der Körper im Alter die reaktiven Sauerstoffspezies nicht mehr so effektiv abfangen wie in jungen Jahren“, so Schöttker. Das könnte erklären, warum im Alter vermehrt gesundheitsschädliche Prozesse im Körper ablaufen. Ohne Thiolgruppen können wichtige molekulare Signalwege nicht mehr richtig vonstattengehen. Oxidativer Stress trägt außerdem dazu bei, dass die Arterien verstopfen. Ablagerungen im Inneren der Blutgefäße verengen diese zunehmend und können früher oder später zu einem Herzinfarkt oder Schlaganfall führen. Dass die Konzentration der Thiolgruppen im Blut abnimmt, deuten die Wissenschaftler in erster Linie als Marker für den oxidativen Stress in den Blutgefäßen. Zukünftige Forschungsprojekte sollen klären, wie sich verhindern lässt, dass im Alter die Menge der Moleküle, die vor oxidativem Stress schützen, immer geringer wird. „Die Daten sprechen dafür, dass sich die antioxidative Kapazität des Körpers durch einen gesunden Lebensstil und eine gesunde Ernährung bis ins höhere Lebensalter noch günstig beeinflussen lässt. Mit unserer Forschung möchten wir dazu beitragen, den Menschen zu helfen, bei bestmöglicher Gesundheit zu altern“, so Brenner. Brenner selbst setzt auf natürliche Healthy-Aging-Methoden: „Ich versuche mich im Alltag ausreichend zu bewegen, fahre viel lieber Fahrrad als Auto, laufe gerne, rauche nicht, genieße eine gesunde Ernährung mit viel frischem Obst und Gemüse und verzichte auf Fleisch.“ Als Selbstkasteiung empfindet Brenner seinen Lebensstil aber keineswegs: „Gesundes, vegetarisches Essen und Bewegung im Alltag sind durchaus mit purer Lebensfreude verbunden und bewahren mich davor, unnötige Pfunde herumschleppen zu müssen.“ Und die sind ja bekanntlich für ein gesundes Altern auch nicht förderlich.

// Sonja Schmitzer

Lassen bestimmte Methylmarkierungen am Erbgut auf das Sterblichkeitsrisiko schließen?

Grafische Darstellung der von Hermann Brenners Team durchgeführten Studie.
© DKFZ/Bohm und Nonnen

Dieser Frage gingen Hermann Brenner und sein Team gemeinsam mit Kollegen des Krebsregisters des Saarlands und des Helmholtz-Zentrums München im Rahmen einer Studie mit durchweg älteren Teilnehmern nach. Die Wissenschaftler konnten bereits anhand von zehn ausgewählten Positionen im Erbgut, an denen Methylgruppen die Genaktivität regulieren, ein Risikoprofil erstellen. Studienteilnehmer, die zu Beginn der Studie an fünf oder mehr dieser Positionen den „ungünstigen“ Methylierungsstatus aufwiesen, hatten ein siebenfach höheres Risiko, innerhalb des Beobachtungszeitraums von bis zu 14 Jahren zu versterben, als Probanden, deren Methylierung an diesen Positionen unauffällig war.

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