Alterung – wodurch altern wir?

Prinzipiell werden zwei Arten von Theorien für das Entstehen des Alterns unterschieden:  die Theorien um die genetischen Ursachen und die sogenannten Verschleiß-Theorien des Alterns. Den ersten Theorien werden etwa 70% der Gründe des Alterns zugeschrieben, und den anderen Ursachen etwa 30%.

Programmtheorien

(Genetische Ursachen und Telomerverlust), auch aktives Altern genannt
1. genetische Ursachen.  Die veränderten Gene von manchen Wurmmutanten (Caenorhabditis elegans) bewirken mehr Resistenz gegenüber oxidativem Stress. Ihre Träger leben etwa 65% länger als die „Normalen“.
Das Gen klotho der Maus. Mutationen dieses Gens können das Altern beschleunigen.

2. Telomerverlust Theorie.   Bindegewebszellen können sich nur etwa 50 mal teilen. Dies entspricht der sogenannten Hayflick-Zahl, nach Leonard Hayflick, der dies in den sechziger Jahren zum ersten Mal beobachtet hat. Bei in vitro Versuchen mit Telomerase konnte diese Hayflick-Zahl durchbrochen werden. Das Enzym Telomerase beeinflusst die bei jeder Zellteilung ablaufende Verkürzung der Chromosomenenden, der Telomere. Bei Keimzellen und Blutstammzellen trifft dies nicht zu. Zur Geburtszeit sind unsere Telomere etwa 10000 Basenpaare lang, im Lebensalter von 100 Jahren nur noch etwa 5000 Basenpaare. Tumorzellen scheinen dagegen diesen Telomerverlust pro Zellteilung verhindern zu können, in etwa 90% von Ihnen wurde eine Aktivität der Telomerase beobachtet. Zur Zeit glaubt aber niemand, daß eine einzige Substanz alleine die Lebenserwartung positiv beeinflussen kann, und die „Telomer-Uhr“ läuft erst nach 200 (manche meinen 120) Jahren ab.

Verschleißtheorien – Zellschaden durch freie Radikale, auch passives Altern genannt und andere Theorien

A Freie Radikaltheorien

A1. Pinealis – Theorie, eine Hormon-Theorie des Alterns
Altern als Folge des Versagens der Zirbeldrüse.  Die Zirbeldrüse als zentrale Altersuhr mit einem „bio-inorganischen Zeitmechanismus“: Der Verkalkungsgrad der Zirbeldrüse bestimmt die Fähigkeit der Drüse Melatonin zu produzieren , was einen Einfluss auf die Lebenserwartung haben soll. Die Alterung und Schädigung von nichtteilungsfähigen Zellen (wie den Neuronen) scheint für den menschlichen Organismus ein besonderes Problem zu sein. Melatonin als Sekretionsprodukt der Zirbeldrüse gelangt leichter in das Zytoplasma dieser Zellen als andere Antioxidantien und könnte dort eine Schutzwirkung gegen Radikale entfalten. Möglicherweise sind aber die erforderlichen Dosen zu hoch, und die Einnahme müsste in der Kindheit beginnen und hätte unangenehme Nebenwirkungen. Epithalamin (auch ein Pinealisprodukt) hat offenbar keinen Einfluss.
A2. Mitochondrien – Theorie: Mitochondrien haben ihre eigene ringförmige DNA, die 37 Gene enthält. Eine Mutation der mitochondrialen DNA (die nur über die Eizelle der Mutter vererbt wird) kann zu einer Störung des Elektronentransports innerhalb der mitochondrialen Atmungskette führen, was zu übermäßiger Bildung von freien Radikalen führt, die die Mitochondrien selbst und die ganze Zelle schädigen. Das zentrale Nervensystem ist am meisten von der stetigen Energieproduktion der Mitochondrien abhängig.

Es gibt nun die Vermutung , dass eine altersabhängige abnehmende Energieproduktion durch die Mitochondrien erheblich an der Entstehung altersbedingter degenerativer Erkrankungen beteiligt ist ( Alzheimer, Diabetes II, Demenz… ). Außerdem sind Mitochondrien besonders empfindlich für Schadstoffe, die lebenslang auf uns einwirken. In den Mitochondrien fehlen die schützenden Histone, die ansonsten DNA-Schäden unwahrscheinlicher machen.
A3. DNA-Schaden Theorie (oxidativer Stress – freie Radikale) Hochreaktive Radikale wirken als starke Oxidantien und können die DNA, Zellmembranen und Proteine schädigen. Ein typisches Beispiel dafür ist der Zellschaden der Substantia nigra bei der Parkinsonkrankheit. Im höheren Alter nimmt unsere Fähigkeit ab, oxidative Schäden zu reparieren, und gleichzeitig nimmt der oxidative Stress zu.

B Energietheorien

B1. Energieverbrauch/Gewichtseinheit-Theorie. Möglicherweise ist der gesamte Lebens-Energieumsatz pro Gewichtsanteil vieler unterschiedlicher Spezies auf einen bestimmten Maximalwert begrenzt. Die langsam kriechende Schildkröte verbraucht pro Gramm Körpergewicht relativ wenig Energie (aufsummiert über ihre Lebenszeit) und lebt relativ lange, während die unruhigere und flinkere Maus nur kurze Zeit lebt. Vereinfacht gesagt: je mehr ein Tier gemessen an seinem Körpergewicht isst, desto kürzer lebt es.
Dazu passt auch, dass das Fasten oder Hungern einen Einfluss hat auf die Lebenserwartung. Eine lebenslange hypokalorischen Ernährung (CR) erhöht die Lebenserwartung bei Tieren, aber auch bei Einzellern, und war bis jetzt bei Mäusen, Ratten, Fischen, Fliegen und Spinnen nachgewiesen. Sehr alt gewordene Menschen waren in ihrem Leben meist schlank. Die CR hält diese Tiere länger jung und verzögert das Erscheinen von typischen Alterskrankheiten. Aber auch das Einführen einer CR im Erwachsenenalter hat noch einen Effekt, und kann bei Tieren zum Beispiel die Krebsentwicklung im höheren Alter hinauszögern. Diese Theorie ist wahrscheinlich ein Aspekt der oben genannten Theorie, dass Zellschäden durch reaktive Stoffwechselprodukte die Lebenserwartung eines Organismus beeinflussen. Es liefen Beobachtungen an Affen, die eine um 30% verminderte Kalorienzufuhr erhielten. Nach 20 Jahren stellte sich dann heraus, das sie länger gelebt haben als Affen, die freien Zugang zu Nahrung hatten. Eine Abnahme des gesammten Stoffwechsels durch CR scheint nicht die Ursache für die Verlängerung der Lebenserwartung zu sein, da eine Zunahme des Stoffwechsels nach Abkühlung sogar die Lebenserwartung etwas erhöht.
B2. Glukose und AGE-Theorie. Diabetes als beschleunigtes Altern. Glukose (Traubenzucker) ist ein relativ stabiles Molekül. Unter gewissen Bedingungen (hohe Temperatur, Anwesenheit von Sauerstoff, saure Umgebung) wird allerdings Glukose reaktionsfreudiger. Glukose und andere Zucker bilden aufgrund eines nichtenzymatischen Weges mit Proteinen (zum Beispiel Kollagen) Vernetzungen, die Zellfunktionen beeinträchtigen und das Altern fördern. Dieser Vorgang wird auf englisch „nonenzymatic glycosylation (glycation)“ genannt und ist auch der Prozess, der das Hämoglobin bei hohen Zuckerspiegeln so verändert, dass sich an der Konzentration des gykosilierten Hämoglobins der Glukosespiegel der Vergangenheit ablesen läßt. Karbonylgruppen des Zuckers binden dabei an Amingruppen der Proteine. Die Bildungsprodukte werden „advanced-glycation end-products“, kurz AGE genannt. Diese AGEs  tragen zu den altersbedingten Schäden bei, wie sie zum Beispiel beim Diabetes bekannt sind. AGEs können auch zelluläre Rezeptoren (zum Beispiel des Fettstoffwechsels) beeinflussen. AGEs scheinen ein Grund für die Abnahme von Muskelgewebe im Alter zu sein. Auch bei der Alzheimer-Erkrankung scheinen sie eine Rolle zu spielen, und AGE-Inhibitoren wurden bereits erfolgreich bei Alzheimer erprobt. Auch die Entstehung des grauen Stars wird mit AGE in Zusammenhang gebracht.  Neben der Glykosilierung durch Glukose gibt es auch eine Fruktosilierung und daher auch eine „AFE-Bildung“. Es gibt jedoch auch Stimmen, die der AGE-Bildung keine wichtige Rolle beim Altern beimessen.

B3. Immun – Hypothese (inkl. Thymustheorie): Im Alter läßt die Immunantwort bei Infektionen nach. Zugleich nehmen die Autoimmunkrankheiten beim älteren Menschen zu. Zeichen des Alterns ist auch die Thymusverkleinerung. Im hohen Alter soll es dann zu einem „globalen Versagen“ des Immunsystems kommen.

C Andere Theorien – Faktoren, die die Lebenserwartung beeinflussen:

Hypokalorische Ernährung (CR = calorie reduction). Seit etwa 1932 ist bekannt daß die CR die LE eines Organismus beeinflußen kann.
Die CR ist die einzige zur Zeit sicher erkannte Methode zur Erhöhung der Lebenserwartung. Eine hypokalorische Ernährung senkt den Nüchtern-Glukosespiegel, die offenbar entscheidend für die Lebenserwartung und AGE-Bildung ist. Hungernde Versuchstiere produzieren weniger freie Sauerstoffradikale.
In ihren Mitochondrien ließen sich weniger Mutationen nachweisen. Die Kalorienreduktion senkt die Körpertemperatur bei Primaten, was ein Hinweis auf die Herabsetzung des Energieumsatzes ist. Außerdem steigert eine hypokalorische Ernährung das HDL, und senkt den altersbedingten DHEA-Verlust. Die Glukosetoleranz wird verbessert. Etwa 30% mehr Lebenserwartung ist bei der Maus zu erwarten.
Melatonin.  An Mäuse verfüttertes Melatonin erhöhte die Lebenserwartung der Mäuse. Beim Menschen gibt es zur Zeit noch keinen eindeutigen Bericht über eine Wirkung des Melatonins auf die Lebenserwartung beim Menschen, auch wenn dies von vielen Seiten behauptet wird. Eine Untersuchung aus dem Jahre 1995 zeigt jedoch eine Erhöhung der LE bei mit Melatonin gefütterten Mäusen.
Coenzym Q (Ubichinon), Vitamin E (Tokopherol). Vitamin E schützt die Zellmembran, und könnte auch die Entstehung von Krebs unwahrscheinlicher machen. Allerdings müssen solche Radikalfänger auch in der Lage sein, in die Zelle und in die Zellorganellen zu gelangen. Und dies ist bei einigen lipophilen (fettlöslichen) Substanzen offenbar das Problem.
Vitamin B5. Pantothensäure.
Das Alter des Vaters zum Zeitpunkt der Zeugung. Töchter von alten Vätern leben kürzer. Dies ist ein Hinweis für die Programmtheorien.
Die Lebenserwartung des eineiigen Geschwisters.
Das Geschlecht. Frauen leben durchschnittlich deutlich länger als Männer.
Acetyl-L-Carnitin. ALC scheint eine Schutzfunktion gegen Mitochondrienschäden zu haben.
Ionisierende Strahlen sollen das Altern beschleunigen (Radikalbildung)
Der Glukosespiegel im Blut: Substanzen, die die Insulinwirkung erhöhen, könnten eine Wirkung haben.
Knoblauch
Harnsäure (starkes Antioxidant)
Lycopin als ein Carotinoid und Antioxidant.
Das Gewicht des Gehirns. Lebewesen mit einem großen Hirngewicht leben länger.  Kleinere Hirne können möglicherweise den Untergang von Nervenzellen (beim Menschen etwa 100.000 pro Tag) nicht so gut wettmachen.
KH3 bzw Gerovital-H3:  das Prokain.
DMAE Dimethylaminoethanol
Das Wachstumshormon. Die Freisetzung dieses Hormons nimmt im Alter ab. Hormongaben haben in der Vergangenheit die Lebenserwartung bei Mäusen erhöht.
Die Temperatur. Unterkühlte Fliegen leben länger.
Die tägliche Schlafdauer. Kurzschläfer scheinen eine geringere LE zu haben.
Kalium.
Tryptophanmangel soll LE erhöhen. Tryptophan ist allerdings Ausgangspunkt der Melatoninsynthese.