Jeder kennt die sehr unterschiedlichen Größen und Lebenserwartungen verschiedener Säugetiere. Eine Maus, die weniger als eine Unze wiegt, lebt nur 12 bis 18 Monate. Männliche Elefanten können bis zu 13.000 Pfund wiegen und haben eine durchschnittliche Lebensdauer von 60 bis 70 Jahren. Der Blauwal stellt den Elefanten in den Schatten und kann über 400.000 Pfund wiegen und 80 bis 90 Jahre alt werden.

Alle großen und kleinen Tiere sowie der Mensch erwerben regelmäßig sogenannte somatische Mutationen, die während der gesamten Lebensdauer des Organismus auftreten. Diese somatischen Mutationen sind genetische Veränderungen in anderen Zellen als den Fortpflanzungszellen des Tieres, wobei der Mensch etwa 20 bis 50 dieser Mutationen pro Jahr ansammelt.

Während die meisten dieser Mutationen harmlos sind, können einige von ihnen die normale Funktion einer Zelle beeinträchtigen oder sogar dazu führen, dass die Zelle krebsartig wird. Jahrzehntelang glaubten Forscher, dass diese Mutationen irgendwie auch beim Altern eine Rolle spielen müssen, hatten aber nicht die technischen Mittel, um sie zu untersuchen. Die Technologie ist jetzt vorhanden, die es Wissenschaftlern ermöglicht, diese somatischen Mutationen in normalen Zellen zu beobachten.

Petos Paradoxon

Aber neben der möglichen Rolle somatischer Mutationen beim Altern hatten die Forscher noch eine weitere unbeantwortete Frage zur Entstehung von Krebs, bekannt als Petos Paradoxon.

Das Paradoxon geht so: Krebs entsteht aus einzelnen Zellen. Größere Tiere wie Elefanten, die viel mehr Zellen haben als kleinere Tiere wie eine Maus, sollten also theoretisch ein höheres Krebsrisiko haben.

Nur tun sie es nicht. Das Auftreten von Krebs bei verschiedenen Tieren ist völlig unabhängig von ihrer Körpergröße. Wissenschaftler spekulieren, dass größere Tiere irgendwie einen Mechanismus entwickelt haben, damit sie nicht so schnell an Krebs erkranken, wie es allein aufgrund ihrer Größe zu erwarten wäre. Eine der Theorien, die dies erklären könnten, ist, dass größere Tiere eine geringere Akkumulation von somatischen Mutationen in ihren Zellen haben, aber bisher konnte dies nicht getestet werden.

In einer neuen Studie, die am 13. April 2022 in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, untersuchten Wissenschaftler die Zellen von sechzehn verschiedenen Arten: schwarz-weißer Stummelaffe, Katze, Kuh, Hund, Frettchen, Giraffe, Schweinswal, Pferd, Mensch, Löwe, Maus, Nacktmull, Kaninchen, Ratte, Katta und Tiger. Die Forscher fanden heraus, dass trotz der enormen Unterschiede in Körpergröße und Lebensdauer, wenn verschiedene Tierarten das Ende ihres natürlichen Lebens erreichen, sie alle eine ähnliche Anzahl von somatischen Mutationen aufweisen.

Die Forscher entdeckten auch etwas anderes im Zusammenhang mit der Lebensdauer, was ihre früheren Vermutungen bestätigte. Je länger das Tier lebt, desto langsamer treten diese somatischen Mutationen auf. Dies deutet darauf hin, dass die jahrzehntelangen Spekulationen der Wissenschaftler über eine Rolle somatischer Mutationen im Alterungsprozess richtig sind.

Aber nachdem die Wissenschaftler die Lebensdauer berücksichtigt hatten, gab es keinen Zusammenhang zwischen der Größe des Tieres und der Rate somatischer Mutationen, was die Forscher zu der Theorie veranlasste, dass andere Faktoren bei der Verringerung des Krebsrisikos größerer Tiere im Verhältnis zu ihrer Körpergröße eine Rolle spielen.

Alterung und genetische Veränderungen

Altern ist ein komplexer und multifaktorieller biologischer Prozess, und nicht nur die Häufung genetischer Veränderungen in Form von somatischen Mutationen findet statt. Zellen und Körpergewebe können auf viele andere Arten geschädigt werden, darunter Ansammlungen von fehlgefalteten Proteinen innerhalb und außerhalb der Zellen sowie epigenetische Veränderungen, die als Folge von Umwelteinflüssen auftreten.

Epigenetische Veränderungen führen nicht wirklich zu einer Veränderung der DNA der Zelle, können aber die Funktionsweise der Gene beeinflussen, indem sie verändern, wie der Körper eine bestimmte DNA-Sequenz "liest". Andere epigenetische Veränderungen können verhindern, dass die Gene exprimiert werden, und infolgedessen werden die von diesen Genen codierten Proteine nie hergestellt.

Krebs und genetische Veränderungen

Eine frühere Studie, die im Oktober 2018 von derselben Forschergruppe veröffentlicht wurde, von derWillkommen Sanger Institut undMRC-Krebsabteilung, University of Cambridge, untersuchten Ösophaguszellen bei gesunden Menschen ohne Anzeichen oder Symptome einer Krankheit. Die Wissenschaftler interessierten sich für Ösophaguszellen, weil sie bereits wussten, dass gesunde Zellen somatische Mutationen anhäufen.

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass etwa ein Viertel der Zellen in der normalen Haut einer Person krebsbedingte Mutationen aufweisen. Da die menschliche Haut jedoch der Sonne ausgesetzt ist und das darin enthaltene ultraviolette Licht bekanntermaßen die Entstehung von Krebs fördert, entnahmen die Forscher Proben aus dem Inneren der Speiseröhre, wo niemals Sonnenlicht eindringen würde.

Die Forschung ergab, dass bei Menschen in den Zwanzigern gesunde Zellen der Speiseröhre bereits mindestens mehrere hundert Mutationen in jeder Zelle aufweisen. Diese Zahl steigt dramatisch auf über 2.000 Mutationen pro Zelle für diejenigen, die älter sind.

Das faszinierende und eher unerwartete Ergebnis der Studie war jedoch Folgendes: Unter dem Mikroskop betrachtet, sahen die Speiseröhrenzellen der Studienteilnehmer, die alle gesund waren und keine Krankheitssymptome aufwiesen, völlig normal aus. Aber als die Wissenschaftler die genetische Zusammensetzung dieser Zellen untersuchten, stellten sie fest, dass das Ösophagusgewebe vollständig von Mutationen durchdrungen war, so sehr, dass bei Studienteilnehmern mittleren Alters die mutierten Zellen tatsächlich zahlreicher waren als die normalen!

Diese besonderen Mutationen wurden mit Speiseröhrenkrebs in Verbindung gebracht, und es scheint, dass diese Mutationen den Zellen der Studienteilnehmer einen Wettbewerbsvorteil verschafften und es ihnen ermöglichten, das umgebende Gewebe zu übernehmen, um ein dichtes Flickwerk mutierter Zellen zu bilden.s.

Diese Studien markieren erst den Anfang, um zu verstehen, wie genetische Veränderungen wie somatische Mutationen die Krebsentstehung vorantreiben und welche Rolle diese Mutationen im Alterungsprozess spielen. Speiseröhrenkrebs ist notorisch schwer zu behandeln, nur 20 Prozent der Patienten überleben länger als fünf Jahre nach ihrer Diagnose.

Das Verständnis, wie sich diese somatischen Mutationen entwickeln, und einen Wettbewerbsvorteil für Zellen in der Speiseröhre, die sie tragen, zu ermöglichen, könnte zu diagnostischen Tests führen, mit denen die Krankheit viel, viel früher entdeckt werden könnte, was zu einer stark verbesserten Überlebensrate führen könnte.

Alzheimer und genetische Veränderungen

Zellen erliegen nicht immer DNA-Schäden, da sie über Reparaturwege verfügen, um mit den Auswirkungen fertig zu werden, aber bei Krankheiten wie Alzheimer können die Neuronen (Gehirnzellen) nicht mit dem Ausmaß des angerichteten Schadens Schritt halten. Tatsächlich sammeln die Neuronen bei Menschen mit Alzheimer viel schneller Mutationen an als bei Menschen ohne die Krankheit.

Diese Mutationen führen zum Aufbau von Proteinen, die als Amyloid-β und Tau bekannt sind, die die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies induzieren und zum Tod von Gehirnzellen beitragen. In einer im April 2022 veröffentlichten Studie fanden Forscher heraus, dass Menschen mit Alzheimer eine große Anzahl neu erworbener Mutationen in ihren Gehirnzellen aufwiesen, eine Menge, die groß genug war, um tatsächlich Gene zu deaktivieren, die für die Gehirnfunktion wichtig sind.

Was diese Forschung für Ihre Gesundheit bedeutet

Die Wissenschaft der Langlebigkeit und des Alterns sowie Einblicke in die Krebsentstehung hängen von diesen frühen grundlegenden genetischen Studien ab, die die Voraussetzungen für die weitere Erforschung und Entwicklung diagnostischer und therapeutischer Modalitäten schaffen. In der Zwischenzeit müssen Sie als Individuum Ihre Gesundheit durch eine Kombination aus Ernährung,gezielte Ergänzung, Bewegung, guter Schlaf und Stresskontrolle, um die Auswirkungen dieser unvermeidlichen Mutationen in Schach zu halten.

Verweise :

1. Cagan, A., Baez-Ortega, A., Brzozowska, N. et al. Somatische Mutationsraten skalieren mit der Lebensdauer bei Säugetieren. Natur 604, 517524 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04618-zz

2. Martincorena I, Fowler JC, Wabik A, Lawson ARJ, Abascal F, Hall MWJ, Cagan A, Murai K, Mahbubani K, Stratton MR, Fitzgerald RC, Handford PA, Campbell PJ, Saeb-Parsy K, Jones PH. Somatisch mutierte Klone besiedeln mit zunehmendem Alter die menschliche Speiseröhre. Wissenschaft. 23. November 2018;362(6417):911-917. doi: 10.1126/science.aau3879. Epub 18. Okt. 2018. PMID: 30337457; PMC-ID: PMC6298579.

3. Miller, M. B., Huang, A. Y., Kim, J. et al. Somatische genomische Veränderungen in einzelnen Neuronen der Alzheimer-Krankheit. Natur (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04640-1