Und wenn es uns gelingt, das Leben zu verlängern – auch wenn das heute nicht der Fall ist – gibt es so viele Männer und Frauen zu lieben und so viele Bücher zu lesen, dass drei Jahrhunderte gar nicht so lang sind. Luc Ferry Philosoph. Interview auf Europa 1, April 2016.
Das Thema dieses Monats: Muskulatur und Langlebigkeit
Die Alterung der menschlichen Muskulatur, die auch als Sarkopenie bezeichnet wird, ist ein komplexes Zusammenspiel physiologischer Veränderungen, die zu einem allmählichen Verlust an Muskelmasse, Kraft und Funktion führen.
Einzelne Muskelfasern, insbesondere Fasern vom Typ II (schnell zuckende Fasern), schrumpfen und ihre Anzahl nimmt mit dem Alter ab. Fasern des Typs II sind für schnelle und kraftvolle Bewegungen verantwortlich, so dass ihr Verlust zur Abnahme von Kraft und Geschwindigkeit beiträgt. Allgemeine Muskelmasse nimmt mit zunehmendem Alter durch den Verlust von Muskelfasern und die Verringerung der Größe der verbleibenden Fasern ab. Dieser Prozess wird durch hormonelle Veränderungen, verminderte körperliche Aktivität und einen veränderten Proteinstoffwechsel beeinflusst. Auch die neuromuskuläre Verbindungsstelle (NMJ), an der sich die Nervenzellen mit den Muskelfasern verbinden, verschlechtert sich mit dem Alter. Diese Degeneration führt zu einer gestörten Kommunikation zwischen dem Nervensystem und den Muskeln, was zu einer verminderten Muskelfunktion und -kraft führt. Auch bei den Mitochondrien, den energieproduzierenden Organellen in den Zellen, ist mit zunehmendem Alter eine Dysfunktion zu beobachten. Diese Funktionsstörung führt zu einer geringeren Energieverfügbarkeit für die Muskelkontraktion und zu einer erhöhten Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), die Zellbestandteile schädigen können.
Der Alterungsprozess beeinflusst das Gleichgewicht zwischen Muskelproteinsynthese und -abbau. Der Gehalt an anabolen Hormonen wie Wachstumshormon, Testosteron und insulinähnlichem Wachstumsfaktor 1 (IGF-1) nimmt mit dem Alter ab. Diese Hormone spielen eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung und Reparatur der Muskeln. Chronische Entzündungen geringen Ausmaßes, die oft als „Inflammaging“ bezeichnet werden, sind mit dem Altern verbunden. Entzündungsfördernde Zytokine können den Muskelabbau fördern und die Muskelreparatur- und Regenerationsprozesse beeinträchtigen. Satellitenzellen sind Muskelstammzellen, die eine Schlüsselrolle bei der Muskelreparatur und -regeneration spielen. Ihre Zahl und Funktion nimmt mit dem Alter ebenfalls ab, was die Fähigkeit des Muskels, sich von Verletzungen zu erholen und die Muskelmasse zu erhalten, beeinträchtigt.
Der Alterungsprozess geht häufig mit einem Rückgang der körperlichen Aktivität einher, was den Muskelabbau beschleunigt. Regelmäßige Bewegung, insbesondere Widerstandstraining, kann einige der Auswirkungen des Alterns auf das Muskelsystem abmildern, indem es die Muskelproteinsynthese fördert und die neuromuskuläre Funktion verbessert.
Sarkopenie
Sie ist definiert als der altersbedingte, unwillkürliche Verlust von Skelettmuskelmasse und -kraft. Bereits ab dem 4. Lebensjahrzehnt nimmt die Skelettmuskelmasse und -kraft nachweislich linear ab, wobei bis zum 8. Lebensjahrzehnt bis zu 50 % der Muskelmasse verloren gehen. Da die Muskelmasse bis zu 60 % der Körpermasse ausmacht, können pathologische Veränderungen dieses stoffwechselaktiven Gewebes erhebliche Folgen für ältere Erwachsene haben. Die mit der Sarkopenie einhergehenden Kraft- und Funktionseinbußen können zu schwerwiegenden Folgen wie Funktionsverlust, Behinderung und Gebrechlichkeit führen. Darüber hinaus wird Sarkopenie sowohl mit akuten als auch mit chronischen Krankheiten, erhöhter Insulinresistenz, Müdigkeit, Stürzen und letztlich mit der Sterblichkeit in Verbindung gebracht. Unter den chronischen Krankheiten wird Sarkopenie besonders mit rheumatischen Erkrankungen in Verbindung gebracht, insbesondere mit rheumatoider Arthritis (RA) bei Frauen.
Die physiologischen und morphologischen Veränderungen der Skelettmuskulatur mit zunehmendem Alter sind durch eine allgemeine Abnahme der Größe und Anzahl der Skelettmuskelfasern gekennzeichnet. Außerdem kommt es zu einer signifikanten Infiltration von Faser- und Fettgewebe in die Skelettmuskulatur. Auch die Satellitenzellen, Vorläuferzellen der Skelettmuskulatur, die sich in einem Ruhezustand in Verbindung mit den Myofibrillen befinden, machen wichtige altersbedingte Veränderungen durch. Diese Satellitenzellen werden aktiviert, um die Reparatur und Regeneration der Skelettmuskulatur in Gang zu setzen, wenn die Muskeln stark beansprucht werden, z. B. bei gewichtstragenden Tätigkeiten oder bei traumatischen Ereignissen, wie Verletzungen.
Molekulare Mechanismen der Muskelalterung
Bei älteren Menschen kann das Gleichgewicht zwischen Proteinsynthese und -abbau gestört sein, was zu einem verstärkten Muskelabbau und einer Abnahme der Skelettmuskelmasse führt. Diese Veränderungen sind charakteristisch für hohes Alter und Gebrechlichkeit. Es wurde berichtet, dass Gebrechlichkeit die altersbedingten Störungen des Eiweißstoffwechsels verschlimmert. Ein Mangel an Nahrungsprotein ist ein möglicher Faktor, der zu einer verminderten Muskelproteinsynthese bei älteren Menschen beiträgt. Die Proteinzufuhr mit der Nahrung liegt bei alten Menschen häufig unter der empfohlenen Tagesdosis für Männer und Frauen.
Geschlechtsunterschiede bei der Muskelalterung
Bei Männern wurde ein höherer Verlust an Muskelmasse während des Alterns festgestellt als bei Frauen, und es wurde eine höhere Prävalenz von Sarkopenie bei Männern als bei Frauen beobachtet. Einige Studien haben geschlechtsspezifische Marker für Sarkopenie identifiziert. In einer elektronenmikroskopischen Studie wurde der Mitochondriengehalt gemessen und festgestellt, dass die intermyofibrilläre Mitochondriengröße vor allem bei älteren Frauen, nicht aber bei älteren Männern abnahm. Außerdem wurde in der FITAAL-Studie festgestellt, dass der intramuskuläre (Acetyl-)Carnitinspiegel bei Frauen, nicht aber bei Männern mit dem Alter abnimmt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich der Inhalt und die Funktion der Mitochondrien im Laufe des Alterns bei Frauen stärker verändern als bei Männern. Darüber hinaus ist bekannt, dass sich die Zusammensetzung des Plasmaproteoms mit zunehmendem Alter verändert, und interessanterweise wurde in einer großen Humanstudie festgestellt, dass diese altersbedingten Veränderungen in hohem Maße geschlechtsspezifisch sind.
Therapien
In einer Studie wurden die langfristigen Auswirkungen der Muskelhypertrophie, die durch die Überexpression von menschlichem Follistatin (einem Myostatin-Antagonisten) erreicht wurde, auf die neuromuskuläre Integrität von C57BL/6J-Mäusen im Alter von 24 bis 27 Monaten untersucht. Follistatin wurde über ein selbstkomplementäres adeno-assoziiertes Virus verabreicht, was zu einer signifikanten Verbesserung des Muskelgewichts und der Drehmomentproduktion führte. Die Behandlung verbesserte die Innervation und Übertragung der neuromuskulären Knotenpunkte, obwohl sie den altersbedingten Verlust von motorischen Einheiten nicht beeinflusste. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Follistatin-induzierte Muskelhypertrophie nicht nur das Muskelgewicht und das Drehmoment erhöht, sondern auch die altersbedingte Degeneration der neuromuskulären Verbindung bei Mäusen abschwächt.
Das Team um George Church und Liz Parish von Bioviva Science hat gezeigt, dass die Verwendung von CMV als Gentherapievektor eine monatliche inhalative oder intraperitoneale Behandlung von altersbedingtem Rückgang ermöglicht. In einem Mausmodell wurden exogene Telomerase-Reverse-Transkriptase (TERT)- oder Follistatin (FST)-Gene sicher und wirksam verabreicht. Diese Behandlung verbesserte die Alterungs-Biomarker signifikant und verlängerte die Lebensdauer der Mäuse um bis zu 41 %, ohne das Krebsrisiko zu erhöhen, was einen vielversprechenden Ansatz zur Bekämpfung der weltweit zunehmenden altersbedingten Krankheiten darstellt. Wie bereits in anderen Studien beobachtet, wiesen mit FST behandelte Mäuse eine erhöhte Körpermasse auf, die mit einer Zunahme der Muskelmasse korreliert. FST steigert die mitochondriale Biogenese, den Energiestoffwechsel, die Zellatmung und die Thermogenese und fördert die Bräunung des weißen Fettgewebes. Bei diesem Schema war eine monatliche Verabreichung erforderlich, um eine kontinuierliche Wirkung aufrechtzuerhalten, was bei episodischem Behandlungsbedarf von Vorteil sein könnte und die Risiken langfristiger Nebenwirkungen verringert.
Die gute Nachricht des Monats: Von der Regierung finanzierte Forschung zielt darauf ab, das alternde Gehirn durch im Labor gezüchtetes Gewebe zu ersetzen
Jean Hébert (Professor für Genetik und Neurowissenschaften an der Albert Einstein School of Medicine in der Bronx), der kürzlich von der US-amerikanischen Advanced Projects Agency for Health (ARPA-H) eingestellt wurde, steht an der Spitze eines bahnbrechenden Ansatzes gegen das Altern, bei dem Teile des menschlichen Gehirns durch geklontes Gewebe ersetzt werden. Seine Forschung konzentriert sich darauf, Teile des Gehirns nach und nach durch junge, im Labor gezüchtete Gewebe zu ersetzen, so dass sich das Gehirn anpassen und seine Funktionen beibehalten kann.
Auf diese Weise könnten Erinnerungen und wichtige Identitätsaspekte erhalten bleiben, was zu bedeutenden Fortschritten bei Anti-Aging-Behandlungen führen könnte. Seine innovative Arbeit könnte, wenn sie erfolgreich ist, zu einem Durchbruch bei der Umkehrung der Gehirnalterung und der Erhöhung der menschlichen Lebenserwartung führen.
Für weitere Informationen