Vorgänge beim Altern: Schadenstheorie & Telomer-Theorie

Jedes Jahr feierst Du an Deinem Geburtstag, dass Du ein Jahr älter geworden bist. Während Du alterst, verändert sich Dein Körper stetig, was dazu führt, dass Du nie genauso aussehen wirst wie im Jahr zuvor. Dieser Prozess wird als Altern bezeichnet. Es handelt sich dabei um einen fortschreitenden biologischen Prozess, der zum Verlust der gesunden Körper- und Organfunktionen führt, bis hin zum Tod. Es ist ein ganz natürlicher Bestandteil des Lebens und lässt sich nicht verhindern. Biologisch betrachtet gibt es verschiedene Ansätze, warum wir altern, allerdings sind diese zum Teil noch nicht geklärt oder vollständig verstanden. Es gibt aber einige Theorien, die hier erklärt werden.

Schadenstheorie

Die Schadenstheorie des Alterns beschreibt die Summierung von Schäden, wie Abnutzung, Anhäufung von schädlichen Stoffwechselprodukten, Oxidation und vieles mehr. Zum einen entstehen diese Schäden durch Umwelteinflüsse wie Ernährung, Schadstoffe in der Luft, Sonnenstrahlen und Nikotin. Zum anderen entstehen bestimmte Schäden ganz natürlich im Laufe des Alters, weil unser Körper nicht mehr so gut funktioniert.

Freie Radikale spielen zum Beispiel eine wichtige Rolle. Sie entstehen entweder bei Stoffwechselprozessen, durch UV-Strahlung oder Schadstoffe in der Umwelt. Als freie Radikale werden Moleküle bezeichnet, die ungepaarte Elektronen aufweisen und dadurch sehr reaktionsfreudig sind. Wenn sich zu viele freie Radikale im Körper ansammeln, kann sogenannter oxidativer Stress entstehen. Das kann Membranlipide oder Enzyme schädigen, aber auch die DNA (vor allem die mitochondriale DNA) kann davon betroffen sein. Das kann zum einen die Funktion der Zellen negativ beeinflussen und zu weiteren Schäden führen, sowie genetische Folgen haben. All die negativen Auswirkungen können das Altern beschleunigen, allerdings braucht es noch mehr Forschung, um das zu bestätigen.

Es gibt aber Möglichkeiten, freien Radikalen entgegenzuwirken. Nämlich mithilfe von Antioxidantien. Diese können freie Radikale abfangen und unschädlich machen. Beispiele für Antioxidantien wären Vitamin C, Resveratrol und Beta-Carotine. Sie kommen in verschiedenen Lebensmitteln vor, wie Obst und Gemüse. Wie du siehst, kann eine gesunde Ernährung dabei helfen, freie Radikale zu inaktivieren und somit den Alterungsprozess zu verlangsamen.

Telomer-Theorie

Verschiedene Tierarten haben unterschiedliche Lebenserwartungen. Eine Maus wird im Durchschnitt zwei Jahre alt, wohingegen der Mensch im Schnitt mittlerweile über 80 Jahre alt wird. Das deutet darauf hin, dass es gewisse Faktoren gibt, die das Durchschnittsalter beeinflussen. Dazu gehört unter anderem die Stoffwechselaktivität und die Anzahl der Zellteilungen eines Organismus.

Die maximale Anzahl der Zellteilungen einer Zelle hängt von der Länge der Telomere ab.

• Telomere sind die Enden der Chromosomen, worin die DNA kompakt gespeichert wird. Es handelt sich dabei um sich wiederholende Basensequenzen, die sich nach jeder Replikation und Zellteilung verkürzen. In langlebigen Organismen hat man besonders lange Telomere entdeckt. 
• Ein Enzym namens Telomerase, kann die Telomere verlängern. Allerdings ist dieses Enzym nur in sehr besonderen Zellen aktiv, zum Beispiel in den Keimzellen (Eizelle, Spermium) und manchen Stammzellen.
• Sobald die Telomere eine kritische Länge erreicht haben, teilt sich die Zelle nicht mehr und leitet den programmierten Zelltod ein.

Altern als Schutzmechanismus

Nicht nur verkürzte Telomere führen zum programmierten Zelltod, sondern auch DNA-Schäden oder freie Radikale. Der programmierte Zelltod wird auch Apoptose genannt, und ist ein essenzieller Schutzmechanismus. Wenn das Ausmass der Schäden einer Zelle zu gross wird, wird die Apoptose von den Zellen selbst eingeleitet. Dadurch wird verhindert, dass sich viele geschädigte Zellen ansammeln, die zu einer Vielzahl von Krankheiten führen können, unter anderen Krebs.

Krebs

Wir haben bereits besprochen, dass im Normalfall beschädigte Zellen die Apoptose einleiten, um weitere Folgeschäden und Krankheiten zu verhindern. Krebszellen können allerdings die Apoptose umgehen und teilen sich weiter. Das funktioniert vor allem durch Mutationen. Eine Mutation ist eine Veränderung der DNA, durch äussere Einflüsse (z.B. UV-Strahlung) oder Fehler während der Replikation.

Normalerweise werden Krebszellen vom Immunsystem erkannt und beseitigt. Wenn sich aber zu viele Krebszellen anhäufen, wird das Immunsystem machtlos und es können sich Tumore bilden. Tumore sind grosse Ansammlungen von Krebszellen, die in gesundes Gewebe hineinwachsen können und feste Strukturen bilden.

Das normale Zellwachstum wird von verschiedenen Genen gesteuert. Zum einen gibt es Gene, die Zellwachstum und Zellteilung fördern (Proto-Onkogene). Zum anderen gibt es Gene, die es unterdrücken (Tumorsuppressorgene). In gesunden Zellen herrscht ein Gleichgewicht zwischen den beiden Gruppen. Sobald ein Ungleichgewicht entsteht, kann das zu unkontrolliertem Zellwachstum und somit zu Krebs führen. Dieses Ungleichgewicht kann durch Mutationen ausgelöst werden, die dazu führen, dass sich Zellen auch ohne Wachstumsfaktoren übermässig teilen.

Ein sehr wichtiges und bekanntes Tumorsuppressorgen ist p53. Im gesunden Zustand unterdrückt das Genprodukt von p53 (p53-Protein) unkontrolliertes Zellwachstum. Eine Mutation kann aber dazu führen, dass sich Zellen trotz massiver Schäden weiterhin teilen und keine Apoptose einleiten.