Alterungsprozess – ein multifaktorieller und individueller biologischer Vorgang
Im Verlauf des Alterungsprozesses unterliegt der menschliche Organismus vielfältigen physiologischen Veränderungen. Zellen, Gewebe und Organsysteme verändern sich strukturell und funktionell und beeinflussen in ihrer Gesamtheit die Leistungsfähigkeit des Körpers. Altern ist dabei kein singulärer Mechanismus, sondern ein komplexes Zusammenspiel zahlreicher biologischer Prozesse, die sich über Jahrzehnte hinweg entwickeln.
Bereits in den 1950er-Jahren wurde versucht, den biologischen Alterungsprozess begrifflich zu fassen. Der Evolutionsbiologe Maynard Smith beschrieb Altern als einen allgemeinen Funktionsverlust des Organismus, der mit einem progressiv ansteigenden Sterberisiko einhergeht. Diese Definition verdeutlicht, dass Altern nicht isoliert einzelne Organe betrifft, sondern den Gesamtorganismus in seiner Anpassungsfähigkeit beeinträchtigt.
Als Ursachen des Alterns gelten dementsprechend Prozesse, die schrittweise zu einem Verlust biologischer Funktionen führen. Für eine differenziertere Betrachtung der zugrunde liegenden Mechanismen erwies sich jedoch eine spätere Definition als praktikabler. Ladislas Robert beschrieb im Jahr 2000 Altern als das Ergebnis eines fortschreitenden und irreversiblen Rückgangs der Fähigkeit eines Organismus, sich an eine sich kontinuierlich verändernde Umwelt anzupassen. Die daran beteiligten Auslöser seien multipel, progressiv, nicht umkehrbar und insgesamt schädlich.
Dieser Funktionsrückgang nimmt mit zunehmendem Lebensalter zu, verläuft jedoch nicht bei allen Menschen gleich. Der Alterungsprozess kann sich zwischen Individuen deutlich unterscheiden – sowohl hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs als auch in Bezug auf die betroffenen biologischen Systeme.[5] [8] [10]
Individueller Alterungsprozess von Organismus, Zellen und molekularen Strukturen
Allgemein ist bekannt, dass Menschen trotz identischen chronologischen Alters unterschiedlich alt wirken und sich in ihrem Gesundheitszustand erheblich unterscheiden können. Während einige Personen im höheren Lebensalter eine hohe Vitalität aufweisen, zeigen andere bereits früh funktionelle Einschränkungen. Diese Beobachtungen verdeutlichen, dass das kalendarische Alter nur begrenzte Aussagekraft über den biologischen Zustand eines Menschen besitzt.
Der individuell unterschiedliche Verlauf des Alterns wird als biologische Alterung bezeichnet. Im Gegensatz zur chronologischen Alterung spiegelt die biologische Alterung die tatsächliche Funktionsfähigkeit von Zellen, Geweben und Organsystemen zu einem bestimmten Zeitpunkt wider. Sie berücksichtigt die Heterogenität des Alterungsprozesses und dient als Maß für Vitalität und funktionelle Reserve.
Beobachtungen zeigen zudem, dass nicht alle physiologischen Funktionen gleich schnell altern. Bestimmte Systeme unterliegen einem rascheren Funktionsverlust, während andere vergleichsweise lange stabil bleiben.[5] [8] [10] Die folgende Tabelle veranschaulicht geschätzte Zeitpunkte, zu denen ausgewählte biologische Funktionen im Rahmen des Alterungsprozesses vollständig verloren gehen können:
Alterungsprozess – Verlust biologischer Funktionen
| Biologische Funktion | Geschätzter Zeitpunkt des vollständigen Funktionsverlustes |
|---|---|
| Elastizität der Linsenkapsel | ca. 90 Jahre |
| Glykosaminoglykane im Knorpel | ca. 95 Jahre |
| Vitalkapazität der Lunge | ca. 103 Jahre |
| Elastizität der Aorta | ca. 105 Jahre |
| Proliferationsfähigkeit von Fibroblasten | ca. 110 Jahre |
| Gedächtnisfunktion | ca. 125 Jahre |
| Kollagengehalt der Haut | ca. 140 Jahre |
| Nervenleitungsgeschwindigkeit | theoretisch > 400 Jahre |
Quelle: [8] Robert, L. (2000). Cellular and Molecular Mechanisms of Aging and Age-Related Diseases.
Diese Daten verdeutlichen, dass Alterung nicht nur zwischen Individuen, sondern auch innerhalb eines Organismus unterschiedlich verläuft. Der selektive Verlust einzelner Funktionen kann dabei erhebliche Auswirkungen auf die Gesamtleistungsfähigkeit haben – vergleichbar mit technischen Systemen, bei denen der Ausfall eines einzelnen Bauteils das gesamte System beeinträchtigen kann. Um dieses selektive Altern zu verstehen, ist eine Betrachtung der zellulären und molekularen Mechanismen erforderlich.
Intrinsische und extrinsische Faktoren des Alterungsprozesses
Bei der Analyse der Alterungsursachen wird grundsätzlich zwischen intrinsischen (innerhalb des Organismus liegenden) und extrinsischen (von außen einwirkenden) Faktoren unterschieden. Intrinsische Mechanismen sind genetisch und epigenetisch geprägt und resultieren aus biologischen Programmen sowie zufälligen molekularen Veränderungen. Extrinsische Faktoren wirken von außen auf den Organismus ein und können den biologischen Alterungsprozess modulieren.
Zu den externen Einflussfaktoren zählen unter anderem Ernährung, physikalische Strahlung, Umweltgifte, Temperatur, psychosozialer Stress sowie Lebensstilfaktoren. Diese können epigenetische Veränderungen begünstigen und biologische Alterungsprozesse beschleunigen oder verlangsamen.[3] [5] [8] [9]
Mechanismen und Ursachen des Alterungsprozesses
| Intrinsische Faktoren | Extrinsische Faktoren |
|---|---|
| Genetik und Epigenetik | Ernährung, Stress, Strahlung |
| Genexpression antioxidativer Enzyme | Kalorienzufuhr |
| Akkumulation oxidativer Schäden | Zuckerkonsum |
| Bildung fortgeschrittener Glykierungsendprodukte (AGEs) | Fettsäurezusammensetzung |
| Verlust zellulärer Rezeptoren | Umweltbelastungen |
Quellen: Robert, L. (2000) und Haller, Grune, Rimbach (2013).
Theorien zum Alterungsprozess
Die moderne Gerontologie betrachtet Altern heute als einen hochkomplexen, multifaktoriellen Prozess. Während frühe Theorien einzelne Ursachen isoliert betrachteten, wird inzwischen davon ausgegangen, dass mehrere Mechanismen gleichzeitig und wechselseitig wirken. Entsprechend sollten Alterungstheorien nicht isoliert, sondern komplementär verstanden werden.
Eine umfassende Übersicht anerkannter Alterungstheorien wurde 2007 von Tosato et al. veröffentlicht. Zu den zentralen Konzepten zählen unter anderem:
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Evolutionäre Theorien
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Theorie freier Radikale
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Mitochondrientheorie
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Telomer- und Telomerasetheorie
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Theorie der Genregulation
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Entzündungshypothese („Inflammaging“)
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Netzwerk- bzw. Immuntheorie
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Neuroendokrine Theorie
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Neuroendokrine-Immun-Theorie
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Kalorienrestriktionshypothese[5] [7] [10]
Diese Modelle liefern jeweils Teilaspekte zum Verständnis altersassoziierter Veränderungen und bilden gemeinsam die Grundlage moderner Alternsforschung.
1. Evolutionäre Theorien zum Alterungsprozess
Evolutionäre Ansätze der Alternsforschung konzentrieren sich weniger auf die Frage, wie Altern biochemisch oder zellulär im Detail abläuft, sondern primär auf die übergeordnete Frage: Warum altern Menschen überhaupt? Im Mittelpunkt steht damit die Einordnung des Alterns als Ergebnis der Evolution und der natürlichen Selektion, nicht als isolierter Einzelfaktor auf Organ- oder Molekülebene.
Aus dieser Perspektive wird Altern als Eigenschaft verstanden, die sich im Verlauf der Evolution bei komplexeren, höher entwickelten Organismen herausgebildet hat. In diesem Kontext wird häufig argumentiert, dass frühe, sehr einfache Lebensformen entweder keine klaren Alterungsphasen zeigten oder dass deren Lebensdauer und Funktionseinbußen nicht in gleicher Weise organisiert waren wie bei vielzelligen Organismen. Demnach sei Altern nicht zwingend ein universelles Grundprinzip allen Lebens, sondern könne als „Nebenprodukt“ biologischer Komplexität, Reproduktion und Ressourcenverteilung innerhalb eines Organismus betrachtet werden.[7] [10]
2. Freie-Radikale-Theorie – oxidativer Stress als Einflussfaktor im Alterungsprozess
Zur Erklärung des Alterungsprozesses wurden im Laufe der Zeit viele wissenschaftliche Modelle entwickelt. Eine einzelne Theorie, die von allen Gerontologen als endgültige Erklärung akzeptiert wird, existiert bislang nicht. Innerhalb der Alternsforschung zählt jedoch die Freie-Radikale-Theorie zu den bekanntesten und am häufigsten diskutierten Ansätzen, weil sie zentrale chemische und biologische Prozesse adressiert, die in vielen Geweben nachweisbar sind.
Im Rahmen dieser Theorie wird angenommen, dass Alterungsprozesse unter anderem mit der Entstehung und Wirkung von freien Radikalen beziehungsweise Oxidantien zusammenhängen. Freie Radikale – oft zusammengefasst als reaktive Sauerstoffspezies (ROS) wie Superoxid – können in Zellen entstehen und dort molekulare Strukturen verändern. Kommt es über längere Zeit zu einem Übergewicht oxidativer Prozesse gegenüber den körpereigenen Schutzmechanismen, spricht man von oxidativem Stress. Oxidativer Stress wird in der Literatur nicht nur im Zusammenhang mit dem Altern diskutiert, sondern auch als möglicher Mitfaktor bei der Entstehung verschiedener Erkrankungen, darunter beispielsweise Krebs, Arteriosklerose, Diabetes mellitus Typ 2 und neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer. Diese Zusammenhänge werden je nach Erkrankung unterschiedlich bewertet und sind Gegenstand fortlaufender Forschung.
Entwicklung der Theorie: von den 1950er- zu den 1970er-Jahren
Historisch wurde die Freie-Radikale-Theorie in den 1950er-Jahren als Hypothese formuliert, die Altern als Ergebnis eines kombinierten Einflusses von genetischen Voraussetzungen und Umweltfaktoren beschreibt. Kerngedanke ist, dass reaktive Moleküle über die Zeit zu einer Akkumulation makromolekularer Schäden beitragen können. Gemeint sind Veränderungen an grundlegenden Zellbestandteilen, die sich nicht vollständig vermeiden lassen, aber in ihrem Ausmaß variieren können.
In den 1970er-Jahren wurde der Ansatz weiterentwickelt, weil Mitochondrien als wesentliche Quelle für ROS innerhalb der Zelle stärker in den Fokus rückten. Mitochondrien sind für die Energiegewinnung zentral und nutzen Sauerstoff im Rahmen der Zellatmung. Dabei entstehen zwangsläufig Zwischenprodukte, die reaktive Eigenschaften besitzen können. In diesem Zusammenhang wurde auch die Idee diskutiert, dass die Lebensdauer und die verbleibende Lebenserwartung eines Organismus unter anderem mit dem Ausmaß solcher mitochondrialen Schäden in Verbindung stehen könnten.
Ungleichgewicht zwischen ROS und antioxidativer Abwehr
Ein häufig beschriebenes Element des Alterns ist ein zunehmendes Ungleichgewicht zwischen:
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der Entstehung freier Radikale (ROS) und
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der Fähigkeit des Körpers, diese durch antioxidative Systeme zu neutralisieren.
Reaktive Sauerstoffspezies können sowohl aus der Umwelt stammen (zum Beispiel durch bestimmte Belastungen) als auch endogen entstehen – insbesondere im Rahmen der mitochondrialen Atmung, die für die Energieproduktion in Eukaryonten grundlegend ist. Die Elektronentransportkette erzeugt dabei Zwischenprodukte, aus denen reaktive Moleküle hervorgehen können.
Zielstrukturen oxidativer Schäden
Oxidative Veränderungen in Zellen gelten als vergleichsweise unspezifisch, weil grundsätzlich viele Molekülklassen betroffen sein können. In wissenschaftlichen Arbeiten werden insbesondere oxidative Modifikationen nachgewiesen an:
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DNA,
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Proteinen und
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Lipidstrukturen (z. B. Bestandteilen von Zellmembranen).
In älteren Organismen werden solche Veränderungen häufiger beobachtet, was in der Alternsforschung als Hinweis darauf diskutiert wird, dass die kumulative Belastung mit der Zeit zunimmt – wobei Ursache, Gewichtung und klinische Bedeutung je nach Kontext unterschiedlich beurteilt werden.
Enzymatische Schutzsysteme: Superoxiddismutase und Katalase
Der Organismus verfügt über Schutzsysteme, um reaktive Moleküle zu entschärfen. Ein wichtiges Beispiel ist die Superoxiddismutase (SOD), die Superoxid-Radikale in weniger reaktive Zwischenprodukte umwandeln kann. Diese können anschließend unter anderem durch Katalase weiter verarbeitet werden. In der Forschung wird solchen enzymatischen Systemen eine relevante Rolle zugeschrieben, wenn es um die Balance zwischen oxidativer Belastung und antioxidativer Abwehr geht – und damit auch im Kontext der Frage, ob und wie sich Alterungsprozesse beeinflussen lassen.
Verschiedene Hypothesen innerhalb der Freie-Radikale-Theorie
Unter dem Dach der Freie-Radikale-Theorie existieren unterschiedliche Hypothesen, die einzelne Teilaspekte des Alterungsprozesses betonen – insbesondere die Rolle von Organellen und die Art der betroffenen Moleküle.
Hypothese 1: Mitochondriale DNA und „Teufelskreis“-Modell
Eine verbreitete Annahme lautet, dass Mutationen in der mitochondrialen DNA (mtDNA) zu funktionellen Störungen in der Elektronentransportkette beitragen können. Dadurch könnten vermehrt „Leckstellen“ entstehen, an denen ROS entstehen. Diese erhöhte ROS-Bildung könnte wiederum weitere Schäden und Mutationen in der mtDNA begünstigen. In diesem Modell entsteht ein selbstverstärkender Kreislauf aus:
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mtDNA-Schäden →
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ineffizienter Elektronentransport →
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erhöhte ROS-Produktion →
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weitere mtDNA-Schäden.
Als mögliche Konsequenz werden zelluläre Funktionsverluste bis hin zu Seneszenz diskutiert.
Hypothese 2: Proteinoxidation und nachlassender Abbau
Eine weitere Hypothese legt den Schwerpunkt auf die Anhäufung oxidierter Proteine. Dabei wird angenommen, dass nicht nur mehr oxidierte Proteine entstehen, sondern dass mit zunehmendem Alter auch die Fähigkeit nachlassen kann, solche veränderten Proteine ausreichend abzubauen. In der Folge könnten dysfunktionale Moleküle in der Zelle zunehmen und langfristig Prozesse der Zellalterung fördern.[2] [3] [5] [7] [11]
3. Mitochondrientheorie zum Alterungsprozess
Die Mitochondrientheorie knüpft an die Bedeutung der Mitochondrien als Energieproduzenten an und beschreibt den altersbedingten Funktionsrückgang als Ergebnis einer langfristigen Akkumulation metabolischer Fehler. Diese Fehler können sich im Laufe der Zeit auf zelluläre Prozesse auswirken und verschiedene Körperfunktionen beeinträchtigen.
Bei der Suche nach den Haupttreibern dieser progressiven Schäden wurden viele mögliche Zielstrukturen untersucht. Während unterschiedliche Makromoleküle wie RNA oder Proteine in bestimmten Modellen eine Rolle spielen, richtete sich der Fokus in vielen Forschungsansätzen zunehmend auf die DNA. In Säugetierzellen besitzen vor allem Zellkern und Mitochondrien genetisches Material in Form eigener DNA. In diesem Zusammenhang wird diskutiert, dass Veränderungen der mitochondrialen DNA eine besondere Bedeutung haben könnten, da Mitochondrien zentrale Funktionen für die Energieversorgung übernehmen.
Energieerzeugung und Entstehung reaktiver Zwischenprodukte
Mitochondrien werden oft als „Kraftwerke“ der Zellen beschrieben, weil sie Sauerstoff nutzen, um Nährstoffmoleküle in energiereiche Verbindungen umzuwandeln. Dieser Prozess ist essenziell, geht aber mit der Bildung reaktiver Zwischenprodukte einher. Dadurch sind Mitochondrien gleichzeitig ein zentraler Ort der Energieproduktion und ein potenziell empfindliches Ziel für oxidative Einflüsse.
mtDNA, Elektronentransportkette und systemische Effekte
Die mitochondriale DNA kodiert Bestandteile der Elektronentransportkette sowie weitere Komponenten, die für deren Funktion nötig sind. Mutationen oder Defekte in der mtDNA können daher Auswirkungen auf die Effizienz der gesamten Energiegewinnung haben. Störungen der Elektronentransportkette können wiederum die zelluläre Energetik beeinträchtigen und vielfältige Folgeeffekte auslösen, die sich je nach Gewebe unterschiedlich ausprägen. In der Forschung wird außerdem diskutiert, ob mitochondriale Eigenschaften mit der Langlebigkeit eines Organismus korrelieren. Diese Frage wird nicht einheitlich bewertet; es existieren jedoch Arbeiten, die entsprechende Zusammenhänge nahelegen.
Umwelteinflüsse und mitochondriale Anpassung
Externe Faktoren können mitochondriale Prozesse beeinflussen. Geringe oxidative Reize – beispielsweise im Rahmen körperlicher Aktivität – werden teilweise als Stimulus für adaptive Prozesse wie Mitochondrienbiogenese diskutiert, also die Neubildung von Mitochondrien. Umgekehrt gelten starke oder langanhaltende oxidative Belastungen als potenziell schädlich. In diesem Kontext wird auch die Hypothese vertreten, dass ein dauerhaftes Ausgesetztsein gegenüber Umweltbelastungen die Ansammlung mitochondrialer DNA-Schäden fördern und dadurch Alterungsprozesse beschleunigen könnte.[5] [7] [8]
4. Theorie der Telomere und Telomerase
Die Telomer-Theorie wird auch als Theorie der nachlassenden Reproduktionsfähigkeit bezeichnet und setzt an einer grundlegenden biologischen Notwendigkeit an: Der Körper benötigt fortlaufend neue Zellen. Damit Gewebe sich erneuern können, müssen Zellen sich teilen und dabei ihr Erbgut kopieren.
Bereits früh wurde beobachtet, dass menschliche Zellen nicht unbegrenzt teilungsfähig sind. Nach einer bestimmten Anzahl von Zellteilungen nimmt die Replikationsfähigkeit ab. Ein zentraler Mechanismus, der dieses Phänomen erklärt, ist die Verkürzung von Telomeren: Bei jeder DNA-Replikation werden bestimmte DNA-Endbereiche schrittweise kürzer. Wird eine kritische Länge unterschritten, kann die Zelle sich nicht mehr weiter teilen, was langfristig die Regenerationskapazität beeinflusst.
Telomere: Lage, Bedeutung und Aufgaben
Telomere sind spezialisierte DNA-Sequenzen an den Enden eukaryotischer Chromosomen. Der Begriff stammt aus dem Griechischen und setzt sich aus „telos“ (Ende) und „meros“ (Teil/Ort) zusammen. Telomere erfüllen Schutzfunktionen für Chromosomenenden, unter anderem:
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räumliche Organisation und Positionierung der Chromosomen im Zellkern
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Stabilisierung der Chromosomenenden (Schutz vor Rekombination und Abbau)
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Unterstützung der geordneten DNA-Replikation
Durch diese Schutzfunktion wird verhindert, dass bei Zellteilungen essenzielle genetische Informationen verloren gehen. Stattdessen verkürzen sich vorrangig die Telomerbereiche. In vielen Modellen wird die Telomerlänge daher als ein Faktor betrachtet, der die maximale Anzahl an Zellteilungen begrenzt. Telomere werden in diesem Zusammenhang auch metaphorisch als eine Art „molekulare Uhr“ beschrieben, weil ihre Verkürzung mit der Zeit voranschreitet.
Telomerase: Stabilisierung der Telomere
Das Enzym Telomerase ist ein Ribonukleoprotein, bestehend aus Proteinanteilen und einer RNA-Komponente. Es kann Telomerenden verlängern und so die Stabilität der Chromosomenenden unterstützen. In der Forschung wird Telomerase häufig als Reverse Transkriptase (RT) eingeordnet, da sie mithilfe einer RNA-Vorlage DNA-Endsequenzen ergänzen kann. Wird Telomerase in bestimmten Zelltypen aktiv, kann dies die Telomerverkürzung verlangsamen und die Teilungsfähigkeit verlängern. Daraus ergibt sich die Idee, dass Telomeraseaktivität die Zelllebensdauer beeinflussen kann – wobei die biologischen Konsequenzen in unterschiedlichen Kontexten (z. B. Geweberegeneration, Tumorbiologie) differenziert betrachtet werden müssen.[4] [6] [7]
5. Theorie der Genregulation
Die Theorie der Genregulation beschreibt Altern und Seneszenz als Ergebnis von Veränderungen in der Genexpression und in genetischen Steuerungsmechanismen. Nach heutiger Sichtweise wird Altern in diesem Zusammenhang jedoch häufig eher als ein Prozess verstanden, der sowohl von genetischen Rahmenbedingungen als auch von zufallsabhängigen Veränderungen geprägt ist – und nicht zwingend als strikt „programmiertes“ Ablaufen.
In experimentellen Studien an Modellorganismen wie Hefen, Fliegen und Mäusen wurden durch gezielte genetische Eingriffe in bestimmten Fällen Lebensverlängerungen beobachtet. Die genauen Mechanismen, über die ein Organismus nach solchen Veränderungen Alterungsprozesse verlangsamt oder kompensiert, sind jedoch nicht in allen Details geklärt.
Zusätzliche Aufmerksamkeit erhielt das Thema durch Untersuchungen an sehr alten Menschen („Hundertjährigen“) und die Suche nach genetischen Varianten, die mit Langlebigkeit assoziiert sein könnten. Dabei wird diskutiert, dass bestimmte genetische Faktoren die Widerstandsfähigkeit gegenüber altersassoziierten Belastungen beeinflussen können.
Gleichzeitig wird angenommen, dass direkte genetische Manipulationen beim Menschen nur begrenztes Potenzial haben. In diesem Kontext wird in der Forschung auch über regenerative Ansätze gesprochen, beispielsweise über die Rolle von Stammzellen, da der Verlust funktionsfähiger Zellen und die Zunahme dysfunktionaler Zellen zu Funktionseinbußen beitragen können. Stammzellen besitzen eine hohe Teilungsfähigkeit und können sich in unterschiedliche Zelltypen differenzieren. Zudem wird diskutiert, dass Stammzellen Telomerase exprimieren können und dadurch eine besondere Replikationsreserve aufweisen. Diese Eigenschaften machen sie zu einem wichtigen Forschungsfeld im Zusammenhang mit Regeneration und altersassoziierten Funktionsverlusten.[5] [7]
6. Entzündungshypothese („Entzündungsaltern“)
Entzündungen sind Bestandteil der Immunabwehr und entstehen als Reaktion auf physiologische und unphysiologische Stressoren. Auslöser können unter anderem sein:
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Erreger und Erregerbestandteile
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nekrotisches Gewebe oder abgestorbene Zellen
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mechanische Reize (z. B. Druck, Fremdkörper)
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chemische Belastungen (z. B. Schwermetalle), UV-Strahlung oder Wärme
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Autoantigene und Immunkomplexe
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Allergene
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(auch gering pathogen wirkende) Mikroorganismen
Akute und chronische Entzündungen sind durch ein Zusammenspiel humoraler Immunantworten und zellulärer Aktivierung gekennzeichnet. Häufig werden dabei Prozesse beschrieben wie:
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intrazelluläre Aktivierungskaskaden
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Einwanderung proinflammatorischer Zellen in Gewebe
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gesteigerte Gefäßpermeabilität
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Gewebeschädigung bis hin zum Zelltod
Die Beteiligung entzündlicher Prozesse an vielen Erkrankungen ist gut erforscht. Die Rolle chronischer Entzündungsaktivität im Kontext des Alterns wird zwar zunehmend untersucht, ist jedoch in vielen Details weiterhin Gegenstand wissenschaftlicher Diskussion.
Der Begriff „Entzündungsaltern“ beschreibt die Vorstellung, dass es im höheren Lebensalter häufiger zu einer anhaltenden, niedriggradigen Entzündungsaktivität kommen kann. Ein Teilaspekt ist dabei die Immunoseneszenz, also die altersbedingte Veränderung des Immunsystems. Hierzu werden ein Nachlassen bestimmter Immunantworten und Veränderungen in der Zytokinregulation beschrieben.
Beobachtet wurde zudem, dass ältere Menschen teils erhöhte Spiegel proinflammatorischer Zytokine aufweisen. Diese Veränderungen werden im Zusammenhang mit altersassoziierten Erkrankungen diskutiert, darunter Arteriosklerose, Arthritis, Alzheimer, Diabetes mellitus Typ 2, Krebs, Osteoporose und Sarkopenie. In Modellen zum Entzündungsaltern wird außerdem vermutet, dass individuelle Unterschiede in der Fähigkeit, Stressoren zu kompensieren, das Ausmaß entzündlicher Alterungsprozesse beeinflussen können.
Darüber hinaus wird häufig eine Wechselwirkung zwischen Entzündungsprozessen und oxidativen Mechanismen diskutiert: Oxidativer Stress kann Entzündungen fördern, und entzündliche Prozesse können ihrerseits die Bildung reaktiver Moleküle verstärken. In diesem Rahmen wird eine Überproduktion oder unkontrollierte Freisetzung freier Radikale als möglicher Faktor bei Gewebeentzündungen betrachtet.[7] [8] [9]
7. Netzwerk-Theorie (Immun-Theorie) zum Alterungsprozess
Die Netzwerk- oder Immuntheorie geht davon aus, dass Altern indirekt durch die Leistungsfähigkeit eines Netzwerks von Abwehr- und Reparaturmechanismen beeinflusst wird. Dieses Netzwerk umfasst unter anderem:
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Enzyme zur DNA-Reparatur
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Poly(ADP-Ribose)-Polymerase 1 (PARP-1)
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antioxidative Systeme (z. B. Glutathionperoxidase, Katalase, Superoxiddismutase)
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Hitzeschockproteine
Diese Mechanismen sollen die Auswirkungen physikalischer, chemischer und biologischer Stressoren begrenzen. Wie effizient dieses Schutzsystem arbeitet, ist teilweise genetisch geprägt und wird als mögliche Erklärung für Unterschiede in Lebensspanne und Widerstandsfähigkeit zwischen Organismen herangezogen.
Innerhalb dieses Modells wird dem Immunsystem eine zentrale Rolle zugesprochen, da es als wesentlicher Faktor bei der Abwehr und Kontrolle vieler Stressoren fungiert. Besonders Makrophagen, die an der Beseitigung von Mikroorganismen und an immunologischer Regulation beteiligt sind, werden als wichtige Elemente zur Modulation von Immunität, Entzündung und Stressreaktionen beschrieben.
Eine chronische Aktivierung immunologischer Mechanismen – etwa im Zusammenhang mit langanhaltendem Stress – wird als möglicher Baustein erklärt, warum chronische Entzündungszustände im Alter häufiger auftreten können. Zudem kann ein dauerhafter antigener Stress Einfluss auf Lymphozytenpopulationen haben und beispielsweise zur Veränderung des T-Lymphozyten-Repertoires beitragen.
Als stützende Beobachtungen werden im Rahmen dieser Theorie unter anderem eine höhere Infektanfälligkeit sowie eine erhöhte Tumorhäufigkeit im höheren Lebensalter angeführt. Daraus wird häufig abgeleitet, dass die Aufrechterhaltung stabiler Immunfunktionen mit gesundem Altern assoziiert sein kann – ohne dass daraus eine Garantie oder ein direkter kausaler Mechanismus für eine bestimmte Lebensdauer abgeleitet werden kann.
Schließlich werden Wechselwirkungen mit anderen Modellen betont, insbesondere mit oxidativem Stress: Wenn reaktive Sauerstoffspezies nicht ausreichend neutralisiert werden, können Gewebeschäden wahrscheinlicher werden. Immunzellen weisen teils eine hohe antioxidative Ausstattung auf, was die Bedeutung des Gleichgewichts zwischen Oxidation und Antioxidation unterstreicht. Ebenso wird die Verkürzung der Telomere als Faktor diskutiert, der die Reproduktionsfähigkeit von Immunzellen beeinflussen und damit immunologische Alterungsprozesse mitprägen kann.[5] [7]