Donnerstag, 15. November 2012

Gleiches Gen macht Hydra unsterblich und Menschen älter


An Hydra wurde das Langlebigkeitsgen untersucht. Das Tier ist ca. 1 cm groß.
| Copyright: CAU/Fraune
 
Kiel (Deutschland) - Bereits seit Jahrhunderten faszinieren Fragen rund um das Altern, das Sterben und die Unsterblichkeit Laien ebenso wie Wissenschaftler. Kieler Forscher haben nun untersucht, warum das Nesseltier Hydra unsterblich ist - und stießen dabei unerwartet auf einen Zusammenhang mit dem menschlichen Altern.

Wie die Forscher um die Biologin Anna-Marei Böhm von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und Kollegen des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH) aktuell im Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America" (PNAS) berichten, zeigt der winzige Süßwasserpolyp Hydra (s. Abb.) keine Alterungsprozesse und ist damit zumindest potentiell unsterblich.

Dieses vermeintliche Paradoxon eines unsterblichen Organismus in einer Welt, in der alles Leben endlich ist, habe eine relativ einfache biologische Erklärung, erläutert die CAU-Pressemitteilung (uni-kiel.de): "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 Eigenschaft ist Hydra schon seit vielen Jahren für die Alterungsforschung von besonderem Interesse.


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Im Gegensatz zu denen des Polypen verlieren die menschlichen Stammzellen mit zunehmendem Alter mehr und mehr ihre Fähigkeit, neue Zellen zu bilden, wodurch sich alterndes Gewebe kaum noch regenerieren kann, unsere Haut faltig wird und sich 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", so die Forscher. Das Studium eines tierischen Gewebes wie das von Hydra, das ein Leben lang voller aktiver Stammzellen ist, könne daher wertvolle Erkenntnisse für das Verständnis von Alterungsprozessen bei Stammzellen allgemein liefern.

"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 Böhm, die Erstautorin der 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.

Die Biologen untersuchten nun 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.

"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 deshalb 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.

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."

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Quelle: uni-kiel.de
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