Auch wer sich heute noch fühlt, als könne er Bäume ausreißen, wird es irgendwann spüren: Etwa ab dem 60. Lebensjahr verändert sich deutlich etwas im Körper. „Im Alter zwischen 60 und 70 merken die meisten Menschen verstärkt, dass ihre Energie nachlässt“, erklärt Johannes Herrmann. „Es reicht vielleicht noch für eine Wanderung, aber ein Sprint wird schwer, ebenso neue geistige Höchstleistungen. Eine neue Sprache zu lernen, ist oft nicht mehr drin.“ Der Körper kann die nötige Energie schlicht nicht mehr aufbringen. In anderen Worten: Er wird alt.
Die Ursache dafür liegt laut dem Zellbiologen nicht nur in Abnutzungserscheinungen, sondern vor allem in unseren Zellen, genauer gesagt in bestimmten Zellorganen: den Mitochondrien. In diesen zellulären Kraftwerken sitzt ein biologischer Zeitgeber. „Das individuelle zelluläre Programm ist vorbestimmt. Es gibt spätestens bei 90 bis 95 Jahren eine Art biologische Grenze, wenn man nicht sehr glückliche Gene hat.“ Die Lebensspanne darüber hinaus deutlich zu verlängern, ist daher unrealistisch, jedenfalls ohne Eingriffe in die Gene.
Der Zellbiologe Herrmann beschäftigt sich mit der Frage, welche genaue Rolle die Mitochondrien beim Altern spielen, insbesondere warum ihre Leistungsfähigkeit im Laufe des Lebens nachlässt. Der Europäische Forschungsrat (ERC) fördert seine Grundlagenforschung mit einem Advanced Grant. Diese prestigeträchtigen Förderlinie richtet sich an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die in ihrem Fachgebiet führend sind und deren Forschung grundlegende Durchbrüche verspricht.
„Das zelluläre Alterungsprogramm hat wenig mit klassischen Verschleißerscheinungen zu tun“, erklärt Herrmann. „Natürlich nutzen sich Augen, Knochen und Gelenke ab. Aber viele Organe, etwa Gehirn und Muskeln, können ihre Bestandteile grundsätzlich ständig reparieren. Unsere Nervenzellen sind genauso alt, wie wir selbst. Wir bilden keine neuen mehr. Die, die wir haben, sind im Bauch unserer Mutter und in der frühkindlichen Entwicklung entstanden und funktionieren meist über Jahrzehnte stabil, weil sie sich fortlaufend erneuern.“
Dass dieses robuste System nicht über 120, 150 oder noch mehr Jahre funktioniert, liegt daran, dass der Energiehaushalt der Mitochondrien auf Grund unseres genetischen Programm irgendwann aus dem Lot gerät, beim Menschen typischerweise nach etwa 70 bis 90 Jahren.
Herrmann vergleicht es mit der Entwicklung eines ungeborenen Kindes: „Eine Schwangerschaft dauert neun Monate. Daran kann man wenig ändern, es sei denn, man würde den genetischen Bauplan des Menschen ändern. Ähnlich ist es mit der individuellen Lebensspanne. Das Alterungsprogramm läuft bei uns Menschen so fest vorgegeben ab, dass man jemandem ins Gesicht schauen und ganz gut sagen kann, wie alt eine Person ungefähr ist.“
Herrmann erklärt den biologischen Prozess dahinter: „Mitochondrien bestehen aus Hunderten von Proteinen. Diese müssen präzise zusammengefügt werden, damit energieliefernde Enzyme entstehen.“ Jahrzehntelang liefern die Mitochondrien so zuverlässig mehr Energie, als der Körper benötigt. Aber im Laufe der Jahre gerät dieses fein abgestimmte System aus dem Takt.
Eine mögliche Erklärung dafür sieht Herrmann in Ansammlungen von Eiweißen im Zytosol. Das ist der flüssige Raum im Inneren der Zelle, der die Mitochondrien umgibt. „Solche Proteinaggregate, die wir auch bei Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson sehen, stehen mit der Leistung der Mitochondrien in Verbindung.“
Viele Proteine, die für die Mitochondrien bestimmt sind, werden zunächst im Zytosol hergestellt und anschließend in die Mitochondrien aufgenommen. Herrmanns Team hat herausgefunden, dass dieser Import schnell und zuverlässig funktioniert, wenn die Mitochondrien gesund sind.
Bei defekten Mitochondrien verlangsamt sich jedoch die Aufnahme und Proteine bleiben im Zytosol außerhalb der Mitochondrien zurück. Ein Teil dieser Proteine sendet dann Signale an den Zellkern und löst Reparaturprozesse aus. „Diese Kommunikation im Zellinneren sorgt wie eine Qualitätssicherung dafür, dass die Mitochondrien leistungsfähig bleiben. Wie gut dies funktioniert, ist ein wichtiger Faktor für den Alterungsprozess“, erklärt Herrmann, dessen Forschung darauf abzielt, diese Zusammenhänge noch besser zu verstehen.
Der Blick ins Zellinnere gelingt den Forschenden mit Hilfe hochauflösender Mikroskopie. Mit sogenanntem Life Cell Imaging beobachten sie die Proteinverklumpungen in lebenden Hefezellen in Echtzeit. „Neben dieser faszinierenden Methode ist die Massenspektrometrie ein gewaltiger Durchbruch für uns“, sagt Herrmann. Damit lassen sich Tausende Moleküle gleichzeitig analysieren, was detaillierte Einblicke in das Proteingefüge einer Zelle eröffnet. So haben die Forschenden unter anderem ein auffälliges Muster aufgedeckt: Beim Altern sind oft nicht einzelne Eiweiße betroffen, sondern ganze Gruppen beginnen zu aggregieren. „Warum genau dies so ist, wissen wir noch nicht.“
Herrmanns Arbeitsgruppe hat auch herausgefunden, dass manche Zellen robuster und andere verletzlicher sind. Der Alterungsprozess betrifft also nicht alle Zellen gleichmäßig. „In einer Nervenbahn beispielsweise, in der viele Zellen hintereinander arbeiten, kann der Organismus die Schäden einzelner Zellen lange kompensieren. Aber wenn zu viele Zellen ausfallen, wird der Effekt spürbar. Dann treten relativ plötzlich typische Alterserscheinungen wie schlechteres Hören und Sehen oder stärkere Müdigkeit auf“ – was erklärt, warum sich viele „auf einen Schlag“ alt fühlen. Auch Muskeln und Gewebe werden schwächer und die Wahrscheinlichkeit für neurodegenerative Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson sowie für Stoffwechselkrankheiten steigt.
Sind wir also dem Altern hilflos ausgeliefert? So einfach sollten wir es uns nicht machen. Dass die Lebenserwartung in vielen Ländern in den vergangenen Jahrzehnten deutlich gestiegen ist, zeigt, wie groß der Spielraum sein kann. Verbesserte Lebensbedingungen, medizinischer Fortschritt und ein gesünderer Lebensstil tragen dazu bei, dass viele Menschen heute länger leben als in früheren Zeiten.
Letztlich gehe es weniger darum, das Altern aufzuhalten, sondern darum, die eigene Lebensspanne möglichst gesund zu nutzen. „Es ist relativ leicht, etwas dafür zu tun, dass man nicht so alt wird, wie man werden könnte. Wer viel raucht, wer viel mehr isst, als er braucht, und wer sich nicht bewegt, hat gute Chancen, nicht 90 Jahre alt zu werden“, sagt Herrmann. Er verweist auf die bekannten Prinzipien für einen gesunden Lebensstil, wie eine ausgewogene Ernährung. Trends wie Intervallfasten sieht er differenziert. Ob solche Methoden die Lebensdauer tatsächlich verlängern, sei wissenschaftlich nicht eindeutig belegt. Für die Gesundheit könnten sie aber durchaus positive Effekte haben.
„Natürlich kann man selbst viel dafür tun, dass man einigermaßen gesund bis ins hohe Alter kommt“, sagt Herrmann. Entscheidend ist also nicht der Traum vom ewigen Leben, sondern möglichst lange aktiv und gesund zu bleiben.
Hier sind Tipps für weiterführende Literatur:
Krämer L, Dalheimer N, Räschle M, Storchova Z, Pielage J,, Boos F, Herrmann, JM (2023). MitoStores: chaperone-controlled protein granules store mitochondrial precursors in the cytosol. EMBO J 42, 1-18.
Song J, Herrmann JM, Becker T (2021). Quality control of the mitochondrial proteome. Nat Rev Mol Cell Biol. 22, 54-70.
Boos F, Labbadia J, Herrmann JM (2020). How the mitoprotein-induced stress response safeguards the cytosol: A unified view. Trends Cell Biol. 30, 241-254.
Veröffentlichung auf der Onlineplattform healthcare-in-europe.com: Proteine surfen zu Bestimmungsort in Zellen (2018)
