Menschen auf der ganzen Welt leben länger als je zuvor, und dieser Wandel verändert die Erwartungen vieler Menschen an das Älterwerden. Das Ziel ist nicht mehr nur ein längeres Leben, sondern mehr gute Lebensjahre. Dadurch rückt die „Gesundheitsspanne“ in den Fokus, also der Lebensabschnitt, in dem jemand energiegeladen, unabhängig und im Allgemeinen frei von schwerwiegenden altersbedingten Problemen ist.
Ein wichtiger Schwerpunkt dieser Bemühungen sind die Mitochondrien, die oft als Kraftwerke der Zellen bezeichnet werden. Diese Strukturen erzeugen die Energie, die die Zellen am Laufen hält, indem sie Adenosintriphosphat (ATP) produzieren. Da das Altern und viele altersbedingte Krankheiten eng mit einer nachlassenden Mitochondrienfunktion verbunden sind, sehen Wissenschaftler die Mitochondrien als wichtiges Ziel für die Forschung, die auf eine gesündere Langlebigkeit abzielt.
Mitochondriale Superkomplexe und die Energiepipeline
Innerhalb der Mitochondrien hängt die Energieproduktion von den Komplexen der Atmungskette ab. Diese Moleküle bewegen Protonen und Elektronen auf eine Weise, die es den Zellen letztendlich ermöglicht, ATP zu produzieren. Forscher wissen seit Jahren, dass sich diese Komplexe zu größeren, flexiblen Gruppierungen, sogenannten Superkomplexen, zusammenlagern können. Es wird angenommen, dass diese Superkomplexe die Effizienz der mitochondrialen Atmung verbessern.
Dennoch gibt es nur wenige eindeutige Belege, die Superkomplexe direkt mit klaren gesundheitlichen Vorteilen in Verbindung bringen, insbesondere aus Tierversuchen. Diese Lücke hat eine wichtige Frage offen gelassen: Haben diese Strukturen tatsächlich einen messbaren Einfluss auf das Altern und die allgemeine Gesundheit?
Das COX7RP-Protein unter dem Mikroskop
Um dies zu untersuchen, untersuchte ein Team unter der Leitung von Satoshi Inoue vom Tokyo Metropolitan Institute for Geriatrics and Gerontology in Japan das COX7RP, ein mitochondriales Protein, das die Bildung von Superkomplexen unterstützt. Ihre neue Studie, deren Mitautor Dr. Kazuhiro Ikeda von der Saitama Medical University in Japan ist, wurde in der Fachzeitschrift Aging Cell veröffentlicht.
„Wir haben zuvor COX7RP, ein mitochondriales Protein, als einen Schlüsselfaktor identifiziert, der die Bildung von mitochondrialen respiratorischen Superkomplexen fördert und dadurch die Energieproduktion steigert und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) reduziert, die oxidativen Stress in Zellen verursachen“, erklärt Dr. Inoue. „Auf dieser Grundlage haben wir die Rolle von COX7RP und mitochondrialen respiratorischen Superkomplexen bei der Regulierung von Alterungs- und Anti-Aging-Prozessen untersucht.“
Gentechnisch veränderte Mäuse lebten länger und blieben gesünder
Die Forscher entwickelten COX7RP-transgene (COX7RP-Tg) Mäuse, die während ihres gesamten Lebens höhere Mengen an COX7RP produzieren sollten. Mit diesem Modell konnte das Team genau verfolgen, wie das Protein die Lebensdauer, altersbedingte Veränderungen und den Stoffwechsel beeinflusste.
Die Ergebnisse waren beeindruckend. Im Durchschnitt lebten die COX7RP-Tg-Mäuse 6,6 % länger als Wildtyp-Mäuse. Die Vorteile beschränkten sich nicht nur auf die Lebensdauer, da die gentechnisch veränderten Mäuse auch Anzeichen einer besseren Gesundheitsspanne zeigten. Sie hatten aufgrund einer höheren Insulinsensitivität eine verbesserte Glukosehomöostase sowie verbesserte Lipidwerte mit niedrigeren Triglyceriden und Gesamtcholesterin im Blut. Das Team stellte außerdem eine bessere Muskelausdauer und weniger Fettansammlung in der Leber fest.
Stärkere Mitochondrien und weniger Alterungssignale
Auf zellulärer Ebene deuteten die Daten auf eine deutliche Verbesserung der Mitochondrienleistung hin. In Geweben von COX7RP-Tg-Mäusen nahm die Bildung von mitochondrialen Atmungs-Superkomplexen zu, und auch die ATP-Produktion stieg an.
Eine genauere Untersuchung des weißen Fettgewebes ergab Veränderungen bei mehreren altersbezogenen Biomarkern. Die Mäuse wiesen höhere Konzentrationen des Coenzyms NAD+, niedrigere Konzentrationen von ROS und reduzierte Konzentrationen des zellulären Alterungsmarkers β-Galactosidase auf. Mithilfe der Einzelkern-RNA-Sequenzierung des weißen Fettgewebes älterer Mäuse stellten die Forscher außerdem eine verringerte Aktivität von Genen fest, die mit altersbedingten Entzündungen in Verbindung stehen. Dazu gehörten Gene, die mit dem seneszenzassoziierten sekretorischen Phänotyp (SASP) in Verbindung stehen, einem prototypischen Merkmal seneszierender Zellen.
Warum dies für ein gesundes Altern wichtig sein könnte
Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass eine Steigerung der Energieeffizienz der Mitochondrien dazu beitragen könnte, häufige altersbedingte Probleme zu verzögern oder zu verringern. „Unsere Studie hat neue mitochondriale Mechanismen aufgeklärt, die dem Anti-Aging und der Langlebigkeit zugrunde liegen, und neue Erkenntnisse über Strategien zur Förderung der Gesundheitsspanne und zur Verlängerung der Lebensdauer geliefert“, betont Dr. Inoue. „Beispielsweise könnten Nahrungsergänzungsmittel und Medikamente, die den Aufbau und die Funktion der mitochondrialen Atmungs-Superkomplexe verbessern, zur Verlängerung der Lebensdauer beitragen.“
Die Forscher sagen, dass weitere Arbeiten die Bedeutung von mitochondrialen Superkomplexen als Behandlungsziele untermauern könnten. Wenn sich dies bestätigt, könnte diese Forschungsrichtung neue Ansätze zur Erhaltung der Vitalität und zur Behandlung altersbedingter Stoffwechselstörungen wie Diabetes, Dyslipidämie und Adipositas unterstützen.