Recycling Zur Verlängerung Der Lebensdauer
Durch Förderung des zellulären Recyclings können wir möglicherweise unsere Lebensdauer erheblich verlängern. Eine Studie von Forschern des Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute (SBP) zeigt in diese Richtung. Sie haben die erste umfassende Analyse dieses Prozesses in einem lebenden Tier während des Alterns durchgeführt. Die Zellen in unserem Körper führen kontinuierlich einen Recyclingprozess durch, ähnlich wie wir Glas, Plastik und Metall recyceln. Sie "säubern" das Haus, indem sie alte oder schlecht funktionierende Organellen abbauen und die entstandenen Stücke als Energiequelle oder als Bausteine für neue Organellen verwenden. Dieser Recyclingprozess wird als Autophagie bezeichnet, was aufgrund seiner griechischen Wurzeln "Selbstverzehr" bedeutet. Autophagie dient auch als Schutzmechanismus, der Viren und Bakterien entfernt.
DIE FRAGEN
In den letzten Jahren haben Wissenschaftler gefragt, ob altersassoziierte Erkrankungen wie Krebs, Neurodegeneration und Herzerkrankungen mit einer altersbedingten Beeinträchtigung der Autophagie zusammenhängen. Die Erforschung, warum und wie Autophagie mit dem Alter fehlerhaft wird, kann neue therapeutische Ansätze aufzeigen, um gesundes Altern zu fördern, indem Fehler in der Autophagie korrigiert werden.
Was ist Autophagie? Die Autophagie beginnt mit der Bildung eines Doppelmembransacks im Zell Zytoplasma, der Isolationsmembran (IM). Diese Strukturen vergrößern sich, indem sie zelluläres Material und Trümmer aufnehmen, um Vesikel zu bilden, die Autophagosomen (APs) genannt werden. Schließlich fusionieren APs mit Lysosomen, um Autolysosomen (ALs) zu bilden, die die Abbauprodukte für die Wiederverwendung verdauen und freisetzen, ähnlich wie eine Recyclinganlage den ankommenden Müll wiederverwenden würde.
DIE HERAUSFORDERUNG
Eine große Herausforderung besteht darin, zu verstehen, wie sich dieser Prozess mit dem Altern verändert. Im Allgemeinen überwachen die Forscher die Autophagie, indem sie die Anzahl der APs zählen, was wirklich nur eine Momentaufnahme des Prozesses darstellt - ähnlich wie das Zählen der Müllwagen auf der Straße nicht sagt, wie viel Müll in der Fabrik recycelt wird. Typischerweise haben ältere Organismen mehr APs als jüngere, aber wir verstehen nicht genau warum. Je nachdem, welche Phase des Prozesses durch das Altern am stärksten beeinflusst wird, können wir Strategien formulieren, wie wir effektiv eingreifen und den Prozess korrigieren können. Zum Beispiel kann es sein, dass die Rate, mit der APs gebildet werden, mit dem Alter erhöht wird, oder bei Analogie, wie viele Müllwagen auf der Straße ausgerollt werden - oder alternativ kann die Umwandlung von APs zu ALs irgendwie behindert werden, d.h. wie viel Recycling in der Recyclinganlage stattfindet.
Der Modellorganismus, der von Forschungslabors auf der ganzen Welt, die Altern und Autophagie untersuchen, geliebt wird, ist C. elegans, ein winziger Spulwurm. C. elegans ist ein leistungsfähiges genetisches Werkzeug, da es viele anatomische und zelluläre Merkmale mit dem Menschen teilt und eine kurze Lebensdauer von durchschnittlich nur 17 Tagen aufweist. Dank seiner kurzen Lebensdauer können wir Gene in nur zwei bis drei Wochen untersuchen und Zellmerkmale messen.
DIE ERGEBNISSE
Frühere Studien haben gezeigt, dass APs mit zunehmendem Alter ansteigen (Hansen, Walker et al. 2018 DOI:10.1038/s41580-018-0033-y), aber der eigentliche Prozess, der das bringt, bleibt etwas schwer fassbar. Dies hat damit zu tun, dass AP-Messungen unter stationären Bedingungen durchgeführt wurden, was nicht zeigt, welcher Schritt in dem Prozess zu erhöhten Werten führt. In einer aktuellen Studie, die in eLife (Chan et al. 2017 DOI:10.7554/eLife.18459) veröffentlicht wurde, ging ein Forscherteam des Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Instituts in den USA unter der Leitung von Prof. Malene Hansen über den Standardansatz hinaus. Sie zählten die Anzahl von APs und ALs in verschiedenen Körpergeweben - Darm, Muskel und Neuronen - zu verschiedenen Zeitpunkten während des Erwachsenenlebens von C. elegans und verwendeten chemische Blocker, um mehr über die Dynamik des Prozesses zu erfahren. Diese Forschung führte zu der Beobachtung, dass es in allen untersuchten Geweben tatsächlich einen altersabhängigen Rückgang der Autophagie im Zeitverlauf gibt. Sie liefern darüber hinaus Hinweise darauf, dass das Alter den Recyclingprozess in einem Schritt nach der Erstellung von APs beeinträchtigt.
BEDEUTUNG UND NÄCHSTE SCHRITTE
Die Bedeutung dieser Ergebnisse liegt in wertvollen Informationen zu Zeit und Wirkungsort, die zukünftige Interventionen zur Aufrechterhaltung der Autophagie zur Verlängerung der Lebensspanne erleichtern. Zukünftige Bemühungen werden darauf abzielen, zu verstehen, wie genau die Autophagie ihren Zyklus nicht beendet. Die genauen Orte zu bestimmen, an denen dieser Prozess mit dem Alter fault, werden Ziele zur Entwicklung spezifischer Interventionen liefern, die Menschen helfen, ein längeres, gesünderes Leben zu führen.
Weitere Informationen finden Sie in dem Kernartikel, auf dem dieser Bericht basiert: Jessica T Chang et al, Spatiotemporal regulation of autophagy during Caenorhabditis elegans aging, eLife (2017). DOI: 10.7554/eLife.18459
Autor: Sebastian Florescu, PhD