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2013 entwickelte der Deutsch-Amerikaner Steve Horvath die erste epigenetische Uhr, die als der genaueste Test zur biologischen Altersbestimmung gilt. Dabei handelt es sich um einen Algorithmus, mit dem das biologische Alter eines Menschen anhand bestimmter sogenannter epigenetischer Marker in Speichel- oder Blutzellen auf 3,6 Jahre genau berechnet werden kann.

Mit einer neuen Methode kann auch das biologische Alter einzelner Organe berechnet werden

Ein abgenutztes Herz oder Gehirn erhöht die Anfälligkeit für Krankheiten, selbst wenn der restliche Körper noch gesund ist. Eine neue Diagnosemethode soll helfen, frühzeitig gealterte Organe zu identifizieren.

Der Auspuff ist verrostet, der Zahnriemen ist gerissen oder der Spurstangenkopf ist ausgeschlagen – es ist ganz normal, dass bei einem Auto ein Bauteil vorzeitig seinen Dienst versagt. Ähnlich wie die Bauteile eines Autos altern auch beim Menschen die Organe nicht gleichmäßig, sondern in unterschiedlichem Tempo. Eine Forschungsgruppe um den Neurowissenschaftler Tony Wyss-Coray von der Stanford University in Kalifornien hat dieses Phänomen in einer als Preprint veröffentlichten Studie anhand von Blutproben von über 44.000 Probandinnen und Probanden nachgewiesen. Bei jeder dritten Person war ein Organ deutlich gealtert, während der Rest des Körpers noch in gutem Zustand war.

Eine einzige defekte Komponente kann den gesamten Organismus beeinträchtigen. Eine frühere Studie der Gruppe, die in »Nature« veröffentlicht wurde, hat dies bereits gezeigt. Etwa zwei Prozent der Probanden hatten ein vorzeitig gealtertes Herz, was ihr Risiko, eine lebensbedrohliche Herzerkrankung zu entwickeln, um das 2,5-Fache erhöhte.

Die Organe altern unterschiedlich schnell, da schädliche Faktoren im Körper nicht überall gleich wirken. Ein hoher Blutdruck lässt beispielsweise die Nieren vorzeitig altern, während die Leber davon unberührt bleibt. Diese ungleichen Einflüsse führen zu einer variierenden Alterungsrate der Organe, wie die Ärztin Anette Melk von der Medizinischen Hochschule Hannover erklärt,.

Laut Melk, Expertin für Nierenerkrankungen, könnte die Arbeit der Organinspekteure zu einer innovativen Methode der Früherkennung führen. „In der klinischen Praxis könnte uns diese Methode helfen, das tatsächliche biologische Alter einzelner Organe bei Patientinnen und Patienten präzise zu bestimmen.“

Ein Algorithmus kann das biologische Alter ermitteln

Wird ein bedenklich gealtertes Organ durch diese Diagnose identifiziert, könnte es gezielt behandelt werden, indem die Betroffenen spezielle Medikamente einnehmen oder ihre Ernährung umstellen. Die Stanford University hat bereits ein Patent für diese Methode angemeldet.

Es ist seit geraumer Zeit bekannt, dass die Alterung der Menschen unterschiedlich verläuft. Auf Klassentreffen ist es häufig zu beobachten, dass einige ehemalige Klassenkameraden, obwohl sie im selben Jahrgang sind, deutlich jünger aussehen als andere. Nicht nur das äußere Erscheinungsbild zeigt das biologische Alter einer Person, sondern es ist auch mit Zellabnutzungserscheinungen verbunden. Mit dem Alter verändert sich nämlich die Funktionsweise von Proteinen (Eiweißen), die in den Zellen tätig sind.

Die Gruppe um Wyss-Coray machte sich diesen Umstand zunutze, um das biologische Alter einzelner Organe zu messen. Sie untersuchte detailliert, wie sich Proteine im Laufe des Alters verändern. Dazu erstellten sie zunächst eine Liste von Proteinen, die in spezifischen Organen oder Geweben besonders aktiv sind, darunter Herz, Fett, Lunge, Immunsystem, Niere, Leber, Muskeln, Bauchspeicheldrüse, Gehirn, Blutgefäße und Darm.

Ihr nächster Schritt war es, die Konzentrationen dieser organspezifischen Proteine im Blut gesunder Testpersonen verschiedener Altersgruppen festzustellen. Auf diese Weise stellten sie fest, welches Proteinmuster eine Bauchspeicheldrüse im Alter von 50 Jahren oder ein Darm im Alter von 80 Jahren normalerweise aufweist.

Alzheimer tritt häufiger in Gruppen auf, deren Gehirn schneller altert

Die Forschenden entwickelten schließlich einen Algorithmus basierend auf diesen Daten, der als neuartiges Instrument zur Organinspektion dient. Künftig wird es ausreichen, das Proteinmuster einer Person zu analysieren, und der Algorithmus ermittelt das biologische Alter der Organe. So könnte beispielsweise festgestellt werden, dass ein 50-jähriger Mann ein Herz hat, dessen Zustand dem eines durchschnittlichen 54-Jährigen entspricht.

Es wurde in der ersten Untersuchung, an der Proben von über 5500 älteren Personen teilnahmen, festgestellt, dass etwa 20 Prozent von ihnen ein Organ besaßen, das frühzeitig gealtert war. Bei fast zwei Prozent der Teilnehmer waren es sogar zwei oder mehr.

Weitere Analysen zeigten, dass die Betroffenen anfällig für bestimmte Krankheiten waren, da die Komponenten verschlissen waren. Einige Personen, die zum Herz-Alterungstyp gehörten, hatten häufig Herzprobleme. Andere waren Teil des Gehirn-Alterungstyps – sie hatten eine relativ hohe Alzheimer-Rate.

Wer seine Organe jung bewahrt, kann länger leben

Die Ergebnisse haben gezeigt, dass 33 Prozent der über 44.000 Probanden in der neuen Studie ein auffällig gealtertes Organ haben. Dies führte dazu, dass die Betroffenen ein höheres Krankheitsrisiko hatten. Eine früh gealterte Lunge führte häufig zu chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD), was bei Personen mit ausgelaugter Niere der Fall war.

So könnten Personen, die es geschafft haben, ihre Organe intakt zu halten, auf eine längere Gesundheit hoffen. Besonders wertvoll sind dabei ein jugendliches Gehirn und ein intaktes Immunsystem. Die Forscher betrachten diese beiden Bestandteile als „Schlüssel zur Langlebigkeit“.

Die Organverjüngung ist machbar. Nicht nur Medikamente können den Blutdruck senken, sondern auch regelmäßige körperliche Aktivität und eine ausgewogene, salzarme Ernährung. Auch die vegetarische Ernährung kann dazu beitragen. Nieren kann regeneriert werden. Wenn man auf Alkohol verzichtet und stark übergewichtig ist, kann eine verlebte Leber erquickt werden. Darüber hinaus können neue Herzmuskelzellen, wenn man es wieder maßvoll beansprucht, im müden Herzen nachwachsen.

Es ist jedoch bislang nur in der Literatur und bei Maschinen bekannt, dass die Fitness aller Komponenten auf einheitliche Lebensdauern angepasst werden kann. Ein Beispiel aus der Literatur ist ein Gedicht des Arztes und Autors Oliver Wendell Holmes, das von einer wunderbaren Kutsche handelt. In dem Gedicht versagen alle Bauteile gleichzeitig, nachdem sie 100 Jahre lang problemlos funktioniert haben.

Diskussionsfragen zum Thema:

1. Welche Rolle spielen genetische Faktoren im Vergleich zu Umweltfaktoren bei der Bestimmung des biologischen Alters?
2. Inwieweit sollten medizinische Behandlungen und Vorsorgeuntersuchungen an das biologische anstelle des chronologischen Alters angepasst werden?
3. Welche ethischen und sozialen Auswirkungen ergeben sich aus der Fähigkeit, das biologische Alter von Menschen präzise zu bestimmen, und wie könnte dies die Gesellschaftsstrukturen, beispielsweise in Bezug auf Rentenalter und Versicherungen, beeinflussen?
4. Welche psychologischen Auswirkungen könnte das Wissen über das eigene biologische Alter auf Individuen haben, und wie können Gesundheitsdienstleister diese Informationen sensibel und unterstützend vermitteln?