Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem Geheimnis des Alterns auf der Spur

13.11.2012
Gleiches Gen macht Hydra unsterblich und Menschen älter
Warum altern wir? Wann sterben wir und wieso? Gibt es ein Leben ohne Altern? Schon seit Jahrhunderten faszinieren diese Fragen die Wissenschaft.

Jetzt haben Forscherinnen und Forscher aus Kiel untersucht, warum das Nesseltier Hydra unsterblich ist – und stießen unerwartet auf einen Zusammenhang mit dem menschlichen Altern. Die Studie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) erscheint in dieser Woche im Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). Sie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziert.

Das Rätsel um die Unsterblichkeit der Hydra
Der winzige Süßwasserpolyp Hydra zeigt keine Alterungsprozesse und ist potentiell unsterblich. Dieses vermeintliche Paradoxon eines unsterblichen Organismus in einer Welt, in der alles Leben endlich ist, hat eine relativ einfache biologische Erklärung: in diesen Tieren erfolgt die Vermehrung ausschließlich ungeschlechtlich durch Knospung. Diese Art der Vermehrung setzt aber voraus, dass jeder individuelle Polyp Stammzellen enthält, die sich ständig teilen können. Gingen diese Stammzellen verloren, könnten die Tiere sich nicht mehr vermehren. Aufgrund dieser Unsterblichkeit ist Hydra seit vielen Jahren ein besonders interessantes Objekt für die Alterungsforschung.

Alterungsprozesse beim Menschen
Beim Menschen verlieren mit zunehmendem Alter mehr und mehr Stammzellen ihre Fähigkeit, neue Zellen zu bilden. Alterndes Gewebe kann sich dadurch kaum noch regenerieren, so dass sich beispielsweise Muskeln abbauen. Der Mensch hat weniger Kraft und fühlt sich schwach, da auch Herzmuskelzellen betroffen sind. Gelänge es, diesen Prozess zu beeinflussen, würden sich auch alte Menschen länger wohl und körperlich fit fühlen. Das Studium eines tierischen Gewebes wie das von Hydra, das ein Leben lang voller aktiver Stammzellen ist, kann daher wertvolle Erkenntnisse für das Verständnis von Alterungsprozessen bei Stammzellen allgemein liefern.

Menschliches Langlebigkeitsgen bei Hydra gefunden
„Auf der Suche nach dem Gen, das für die Unsterblichkeit der Hydra verantwortlich ist, sind wir unerwartet ausgerechnet auf das sogenannte FoxO-Gen gestoßen“, sagt Anna-Marei Böhm, Doktorandin an der CAU und Erstautorin der neuen Studie. Um das Gen zu finden, hatte die Arbeitsgruppe zunächst Stammzellen isoliert und dann alle Stammzellgene untersucht. Das FoxO-Gen ist seit längerem bekannt und kommt in allen Tieren bis hin zum Menschen vor. Allerdings war bislang unklar, warum die menschlichen Stammzellen mit dem Alter weniger und inaktiver werden, welche biochemischen Mechanismen damit verbunden sind und ob FoxO hier eine Rolle spielt.

Mechanismus der Unsterblichkeit bei Hydra verstanden
Die Biologin Böhm untersuchte FoxO näher an verschiedenen, genetisch veränderten Polypen: Hydren mit normal aktivem FoxO, mit ausgeschaltetem FoxO und mit verstärktem FoxO. Das Kieler Forschungsteam konnte dabei zeigen, dass Tiere ohne FoxO deutlich weniger Stammzellen besitzen und langsamer wachsen. Interessanterweise veränderte sich in Tieren mit inaktivem FoxO-Gen gleichzeitig auch das Immunsystem. „Ähnlich drastische Veränderungen des Immunsystems wie bei den genetisch veränderten Hydren kennen wir auch von Menschen im Alter“, erläutert Professor Philip Rosenstiel vom Institut für Klinische Molekularbiologie des UKSH, der an der Studie mitarbeitete.

FoxO verlängert auch menschliches Leben
„Unsere Forschungsgruppe konnte erstmals direkt zeigen, dass zwischen dem FoxO-Gen und der Alterung ein unmittelbarer Zusammenhang besteht“, sagt der Leiter der Hydra-Studie, Professor Thomas Bosch vom Zoologischen Institut der CAU. „Da besonders aktives FoxO bereits bei über hundertjährigen Menschen festgestellt wurde, ist es mit großer Wahrscheinlichkeit ein entscheidender Faktor beim Altern – auch beim Menschen.“ Doch am Menschen könne man natürlich keine genetischen Experimente durchführen. Als nächstes müsse man daher zunächst an Hydra weiter untersuchen, wie das Langlebigkeitsgen im Detail funktioniert und welchen Einfluss die Umwelt auf FoxO hat. Man sei mit diesen Ergebnissen dem Geheimnis des Alterns des Menschen einen wichtigen Schritt näher gekommen.

Ohne Stammzellen sterben wir
Zweierlei wissenschaftliche Schlüsse lassen die neuen Erkenntnisse zu. Zum einen bestätigen sie, dass das FoxO-Gen eine entscheidende Rolle beim Erhalt von Stammzellen und somit der Bestimmung der individuellen Lebensspanne spielt – vom ursprünglichen Nesseltier bis hin zum Menschen. Zum anderen verdeutlichen sie, dass der Alterungsprozess und die Langlebigkeit eines Organismus tatsächlich von zwei wesentlichen Faktoren abhängig sind: dem Erhalt von Stammzellen und der Aufrechterhaltung eines funktionellen Immunsystems.

Weitere Informationen:
Originalpublikation: Anna-Marei Boehm, Konstantin Khalturin, Friederike Anton-Erxleben, Georg Hemmrich, Javier A. Lopez-Quintero, Ulrich C. Klostermeier, Hans-Heinrich Ober, Malte Puchert, Philip Rosenstiel, Jörg Wittlieb, and Thomas C. G. Bosch (2012): FoxO is a critical regulator of stem cell maintenance in immortal Hydra, PNAS, http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1209714109

Kontakt:
Prof. Dr. Dr. Thomas Bosch
Zoologisches Institut
Tel. +49/431/880-4170
E-Mail: tbosch@zoologie.uni-kiel.de

Dr. Boris Pawlowski | Uni Kiel
Weitere Informationen:
http://www.uni-kiel.de
http://www.uni-kiel.de/aktuell/pm/2012/2012-332-foxogen.shtml

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie