Warum die körperliche Leistungsfähigkeit in der Lebensmitte plötzlich einbricht
Viele Menschen stellen ab dem 40. Lebensjahr fest, dass ihre körperliche Leistungsfähigkeit scheinbar über Nacht nachlässt. Der Fünf-Kilometer-Lauf, der im Vormonat mühelos gelang, fällt plötzlich schwer; der Schlaf wird unruhig und ist von häufigem frühen Erwachen geprägt. In der Öffentlichkeit werden solche Veränderungen meist dem zufälligen Verschleiß von Organen zugeschrieben – getreu der Vorstellung, der Körper sei wie ein Altwagen, dessen Teile im Laufe der Zeit zwangsläufig versagen.
Ein Forschungsteam um Junyue Cao, Leiter des Labors für Einzelzell-Genomik und Populationsdynamik an der Rockefeller University, hat diese Annahme mit einer beispiellosen Studie widerlegt. Die Wissenschaftler verfolgten rund 50 Mäuse verschiedener Altersstufen über 14 Hauptgewebe und -organe hinweg und analysierten die Genexpression von mehr als 21 Millionen einzelnen Zellen. 21 Millionen Zellen sind eine enorme Zahl: Würde man die Messdaten jeder einzelnen Zelle auf ein Blatt Papier drucken und stapeln, wäre der Stapel höher als ein 70-stöckiges Hochhaus.
Die fünf untersuchten Altersknotenpunkte der Mäuse entsprechen beim Menschen etwa den Lebensaltern 20, 30, 50, 60 und 75 Jahre. Die Datenanalyse zeigte, dass die Proteinsignaturen im menschlichen Blut zwischen dem 40. und 50. Lebensjahr drastische Sprünge aufweisen, was exakt mit der Zelldynamik bei Mäusen übereinstimmt. Der Alterungsprozess des Körpers besitzt klare zeitliche Demarkationslinien und widerlegt die traditionelle Hypothese eines gleichmäßigen, kontinuierlichen Verschleißes.
Abb.: Junyue Cao sitzt auf einem blauen Sofa und blickt aus dem Fenster. Quelle: Quanta Magazine / Karen Dias
Drei zeitliche Meilensteine bei der Umrukturierung der Zellgesellschaft
Unter den 536 analysierten Hauptzelltypen und 1.828 Zellsubtypen veränderten sich im Alterungsprozess nur etwa ein Viertel der Subtypen drastisch, während die restlichen drei Viertel stabil blieben. Diese selektive Veränderung zeigt, dass der Körper nur zu bestimmten Zeitpunkten Befehle zur Umrukturierung an spezifische Zellen erteilt. Bereits in der Phase der jungen Erwachsenen – entsprechend dem menschlichen Alter von 20 bis 30 Jahren – öffnet sich das erste Zeitfenster. Fettzellen, Muskelzellen sowie zwei Typen unreifer Gehirnzellen mit Regenerationsfähigkeit für Gehirngewebe nehmen als erste rasch ab. Das bedeutet, dass die Selbstreparaturreserven des Organismus bereits vor dem 30. Lebensjahr schrumpfen.
In der zweiten Phase, die dem menschlichen Alter von 30 bis 40 Jahren entspricht, kommt es zu einem erheblichen Verlust von Fundamentalzellen, die für den Erhalt der Gewebearchitektur verantwortlich sind. Tenozyten (spezialisierte Zellen zur Aufrechterhaltung der Sehnenfestigkeit und Verbindung von Knochen und Muskeln) sowie Perizyten (Schutzzellen an den Außenwänden der Mikrogefäße zur Aufrechterhaltung der Gefäßstabilität und -permeabilität) nehmen drastisch ab. Gleichzeitig verringern sich die glatten Muskelzellen des Kolons und die toxinfilternden Epithelzellen der Niere. Dies erklärt, warum viele Menschen ab Mitte dreißig vermehrt Gelenksteifigkeit, langsamere Verdauung und eine verzögerte körperliche Erholung verspüren.
Nach Überschreiten des Meilensteins von 50 Jahren kehrt sich die Richtung der Zellveränderungen grundlegend um – von Zellverlust zu Zellexpansion. In der Phase ab 55 Jahren beginnen alterungsassoziierte Immunzellen explosionsartig zu proliferieren. Cao beschreibt diese als „egoistische und unkontrollierte Zellen“. Die Ansammlung dieser Zellen steht in direktem Zusammenhang mit einem erhöhten Risiko für Herzerkrankungen, Arthritis, Krebs und chronische Atemwegserkrankungen.
Abb.: Junyue Cao zeigt Einzelzellanalysen vor einem Bildschirm. Quelle: Quanta Magazine / Karen Dias
Blätter fallen nicht langsam und zufällig
Wäre das Altern das Ergebnis einer zufälligen Akkumulation von Schäden, müssten die genomischen Veränderungen verschiedener Individuen während des Alterungsprozesses ungeordnet und chaotisch verlaufen. Als das Forschungsteam jedoch das Epigenom maß – das System chemischer Markierungen an der DNA, das steuert, wann Gene ein- oder ausgeschaltet werden –, stellte es fest, dass 280.000 Genomregionen während der Alterung der Mäuse ein hochgradig wiederholbares An- und Ausschaltmuster aufwiesen. Bei jeder Messung schalteten Mäuse derselben Altersgruppe exakt an denselben Genregionen dieselben Schalter um.
Cao verdeutlicht diese präzise programmierte Steuerung am Beispiel des herbstlichen Laubfalls. Die Blätter fallen innerhalb von zwei Wochen beim Übergang vom Sommer zum Herbst konzentriert ab, nachdem sie den gesamten langen Sommer über stabil geblieben sind. Das kürzer werdende Tageslicht löst molekulare Signale im Baum aus, die das gesamte Laubfallsystem aktivieren. Ähnlich nutzt der Körper interne molekulare Programme und sezernierte Zytokine (chemische Botenstoffe zur Signalübertragung zwischen Zellen) als Befehlsvermittler, um die Umstrukturierung der Zellgesellschaft nach einem festen Zeitplan voranzutreiben.
Abb.: Einblick in das Labor für Einzelzell-Genomik und Populationsdynamik der Rockefeller University. Quelle: Quanta Magazine / Karen Dias
Das goldene Fenster zur Verlangsamung der Alterung liegt früher als gedacht
Die Entschlüsselung dieses Mechanismus verändert den Zeitpunkt für gesundheitliche Interventionen grundlegend. Bislang herrschte die Auffassung vor, dass es ausreicht, im Alter von 60 oder 70 Jahren mit Vorbeugung oder Interventionen zu beginnen, wenn deutliche Alterungssymptome auftreten. Die Daten zur Zellgesellschaft zeigen jedoch, dass die zentralen Zellen für die Geweberegeneration bereits vor dem 30. Lebensjahr abnehmen – das voreingestellte Abbauprogramm des Körpers startet viel früher als angenommen.
Wie Cao in seiner Analyse betont: „Wenn man dem Altern entgegenwirken will, sollte man früh beginnen.“ Nach dem 50. Lebensjahr haben sich unkontrollierte Immunzellen bereits massiv vermehrt; Interventionen in dieser Phase zeigen oft nur halbe Wirkung. Das Interventionsfenster auf die Zellverlustphase zwischen 30 und 40 Jahren vorzuverlegen und die Anzahl der Fundamentalzellen zu erhalten, bevor die unkontrollierten Zellen expandieren, stellt den gezielteren Weg zur Verlangsamung der Alterung dar.
Das Verständnis der Alterungsmomente des Körpers neu denken
Die tiefgehende Analyse von 21 Millionen Zellen bestätigt eine zentrale Tatsache: Altern bedeutet, dass der Körper die Zellgesellschaft nach einem festgelegten Programm phasenweise umstrukturiert. Diese Veränderung zeigt eine koordinierte Evolution ähnlich der Embryonalentwicklung, die präzise durch molekulare Programme vorangetrieben wird. Wenn Menschen in der Lebensmitte erneut körperliche Veränderungen spüren, sollten sie verstehen, dass dies das fristgerechte Ausführen eines voreingestellten Lebensprogramms durch die körpereigenen Kontrollmechanismen widerspiegelt.
Referenzlinks:
- Bericht von Quanta Magazine
- Science-Studie “Organism-wide cellular dynamics and epigenomic remodeling in mammalian aging”
