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Biologie des Menschen Leben bedeutet Altern

Ein Leben lang altern die Zellen eines Menschen und sterben ab. Doch warum ist das so? Was sind die biologischen Hintergründe der Vergänglichkeit? Und haben Forscher den Alterungsprozess schon komplett entschlüsselt?

Stand: 28.04.2016

Das Erstaunliche: Eigentlich altern wir Menschen ja schon bevor wir geboren werden: Bereits im Embryo finden Vorgänge statt, bei denen sich bestimmte Körperzellen zerstören. Auf diese Weise verschwinden zum Beispiel die Schwimmhäute, die der menschliche Embryo in einer frühen Entwicklungsphase zwischen Fingern und Zehen trägt. Auch der erwachsene Körper entledigt sich mithilfe des programmierten Zelltods Tag für Tag rund zehn Milliarden verbrauchter oder beschädigter Zellen. Dadurch entsteht Platz für neue Zellen.

Zellsterben zum Überleben

Ohne diesen zerstörerischen Vorgang müsste ein 80-Jähriger rund zwei Tonnen Knochenmark mit sich herumschleppen und sein Darm hätte eine Länge von 16 Kilometern. Mit Ausnahme einiger Zellen wie die Herz- und zahlreichen Hirnzellen, die nicht erneuert werden, und den Zellen des Skeletts, die rund zwölf Jahre leben, wird nach rund vier Jahren der gesamte Zellvorrat eines Menschen ersetzt.

Evolutionstheoretischer Ansatz

Die ersten Zellen sterben schon ab, wenn wir noch gar nicht geboren sind.

Das Altern begleitet uns also unser ganzes Leben. Nur: Warum ist das so? Der Evolutionstheoretiker August Weismann schrieb dem Altern im 19. Jahrhundert den Zweck zu, ältere – sozusagen verschlissene – Exemplare der Spezies auszusondern. Sie sollten ihren jüngeren Artgenossen weder Nahrung noch Lebensraum streitig machen. Nach der Fortpflanzung, spätestens aber nach der Aufzucht der Nachkommen, ist der rein biologische Zweck des Einzelnen für die Gattung erfüllt und er stirbt schließlich. Diese Vorstellung klingt einleuchtend, konnte aber bisher nicht bewiesen werden.

Zellvorgänge sind entscheidend

Mit 96 Jahren verstorben: Altbundeskanzler Helmut Schmidt, der bekannt war als Kettenraucher.

Wichtig im Zusammenhang mit dem Altern sind die komplexen Vorgänge, die in den Zellen selbst ablaufen: Alternde Zellen erholen sich weniger rasch und gut von Hitze- oder Kälteschocks, sie reagieren schlechter auf hormonelle Stimulation und sterben schon bei geringeren UV-Strahlendosen. Die alternde Zelle ist im Vergleich zur jungen Zelle in ihrer Funktion und Reaktion deutlich starrer.

Was lässt die Zelle altern?

Es gibt rund 300 Theorien über den Alterungsprozess. Zwei davon haben sich bisher besonders durchgesetzt: die Verschleißtheorie und die Programmtheorie. Die Programmtheorie geht davon aus, dass in den Körperzellen ein genetisches Programm abläuft: Um zu wachsen und sich zu entwickeln, teilen sich die Zellen. Nach 50 bis 150 Teilungsvorgängen ist ihre "Uhr" abgelaufen, die Zelle stirbt. Die Verschleißtheorie geht dagegen davon aus, dass sich die Zellen und Organe im Laufe eines Lebens abnutzen.

Verschleißtheorie und die Folgen

Verschleißtheorie

In jungen Zellen greift ein Reparaturmechanismus, der ständig die entstehenden Schäden ausbessert. Dagegen häufen sich bei alternden Zellen im Laufe der Zeit die Schäden so sehr, dass sie nicht mehr alle beseitigt werden können. Das bedeutet: Die Zellen können sich nicht mehr regenerieren.

Eine wichtige Rolle spielen dabei die sogenannten freien Radikalen.

Freie Radikale 

Um zu denken, auszuruhen, unsere Körpertemperatur zu halten oder uns zu bewegen, brauchen wir ständig Energie. Diese Energie entsteht in kleinen Einheiten in unseren Zellen, den Mitochondrien. Sie sind wie Energiekraftwerke. Doch bei der Energieproduktion entstehen immer auch aggressive, radikale Sauerstoffmoleküle, die unsere Erbsubstanz schädigen. Die Erbsubstanz ruft wiederum ein Reparatursystem auf, das ebenfalls viel Energie kostet. Dadurch sind die Mitochondrien überfordert und es entstehen noch mehr Radikale. Die radikalen Sauerstoffmoleküle hinterlassen in der Zelle mit der Zeit ein Bild der Verwüstung: Die schützenden Zellmembrane werden angegriffen, lebenswichtige Eiweiße zerstört, die Erbsubstanz geschädigt und die energieproduzierenden Mitochondrien werden lahmgelegt – die Zelle hört auf sich zu teilen.

Folgen

Im Laufe des Lebens häufen sich diese Beschädigungen – denn unser Regenerationssystem kommt nicht mehr nach: Wir bekommen Altersflecken, Falten, die Funktionsfähigkeit unserer Organe wird eingeschränkt und wir entwickeln Krankheiten. In Gehirn, Herz und Muskeln sterben mit der Zeit Zellen ab, die nicht mehr ersetzt werden. Damit gehen kognitive Fähigkeiten verloren, der Herzmuskel wird geschwächt, die Muskelsubstanz reduziert.

Auch im Immunsystem hinterlässt das Altern Spuren: Das Knochenmark produziert weniger weiße Blutkörperchen – sie sind für die Abwehr von Bakterien und Viren zuständig. Das erklärt, warum ältere Menschen häufig anfälliger werden für Infektionskrankheiten. Auch zu Fehlfunktionen des Immunsystems kommt es – beispielsweise produziert es häufig Antikörper gegen körpereigene Proteine. Die Folge sind vermehrt Autoimmunkrankheiten wie Rheuma oder Diabetes mellitus Typ 2. Im Alter sinkt auch der Hormonspiegel, etwa der des Wachstumshormons oder der Geschlechtshormone. Zudem wird weniger Melatonin produziert, was zur Folge hat, dass im Alter Schlafstörungen auftreten können.

Die Forschung geht davon aus, dass unsere genetische Veranlagung nur zu 20 bis 30 Prozent darüber bestimmt, wie schnell und wie überhaupt wir altern. Die übrigen 70 bis 80 Prozent gehen auf das Konto der Umwelt, der Lebensgestaltung und der Ernährung. Ein Beweis dafür kommt aus der Zwillingsforschung, wie Konrad Beyreuther vom Zentrum für Altersforschung an der Universität Heidelberg erklärt:

"Die eineiigen Zwillinge haben ja das gleiche Erbgut. Dieses Erbgut wird aber verändert durch ihren Lebensstil, der eine Zwilling heiratet einen Mann oder eine Frau aus Liebe, der andere Zwilling hat eine Fehlentscheidung gemacht und ich wette, dass der Zwilling, der die Fehlentscheidung gemacht hat, gesundheitlich ganz anders dran ist als der Zwilling, der da Glück gehabt hat. …"

Prof. Dr. Konrad Beyreuther, Zentrum für Altersforschung an der Universität Heidelberg

Zauberwort in der Altersforschung: Epigenetik

Auch wenn bei zwei Menschen dieselbe genetische Disposition vorhanden ist, so kann es sein, dass bei einem Menschen das Gen zur Geltung kommt, bei dem anderen aber eben nicht. Dies ist das Forschungsgebiet der Epigenetik. Sie untersucht welche Gene an- oder ausgeschaltet werden, welche Mechanismen also zum Beispiel mit dafür verantwortlich sind, dass der eine Mensch Krebs bekommt, der andere aber nicht, obwohl beide das gleiche Krebs-Gen besitzen.

Stress lässt altern

Seelische Erschütterungen können Gene aktivieren und deaktivieren, genauso wie bestimmte Nahrungsmittel und der Lebensstil. Entscheidend ist also auch, was wir essen, wie viel Stress wir erleben, wie viel wir uns bewegen und mit wie viel Geld wir auskommen müssen. Konrad Beyreuther sieht in der Armut sogar das größte Risiko für altersbedingte Erkrankungen:

"Reichtum und Armut machen Stress. Die Superreichen haben Angst, ihren Reichtum zu verlieren, und die ganz Armen wissen nicht, wie der nächste Tag finanziert werden soll. Beides sind die ganz großen Risikofaktoren für fast alle Krankheiten. Natürlich sind die Armen diejenigen, die früher erkranken, … kommen Sie in ein Entwicklungsland, da beginnt Alzheimer zehn Jahre früher als bei uns. Bei uns beginnt das etwa um das 80. Lebensjahr rum. Das ist mit Herz-Kreislauf und Diabetes genauso."

Prof. Dr. Konrad Beyreuther, Zentrum für Altersforschung an der Universität Heidelberg


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Johanna lenz , Freitag, 29.April, 10:48 Uhr

1. altern

Interessante Sendung über das altern.