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 Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Nervenkrankheit ALS: Mehr als nur ein Motor-Problem im Gehirn?
16.01.2017 | Leibniz-Institut für Neurobiologie

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: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie