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Antioxidatives Schutzsystem

Die Freie Radikal-Theorie des Alterns

Alle Lebewesen altern - aber warum, und welche Prozesse beschleunigen oder verlangsamen diesen Vorgang?

Seit vielen Jahrzehnten wird wissenschaftlich untersucht, welche genetischen und durch die Umwelt bedingten Faktoren Menschen altern lassen. Die Akkumulation freier Radikale und ein mit dem Alter ansteigender oxidativer Stress gilt als eine der Ursachen für zelluläre Alterungsprozesse (Freie Radikal-Theorie). Mit einer Zunahme der freien Radikale stehen auch die im Alter häufiger auftretenden degenerativen Erkrankungen im Zusammenhang.

Besonders Superoxide und das Hydroxyl-Radikal können in der Zelle Lipide, Proteine oder DNA angreifen und diese Strukturen erheblich schädigen. Selbst wenn Zellen über antioxidative Schutzsysteme und Antioxidanzien verfügen, nimmt deren Aktivität mit dem Alter eines Organismus ab, so dass sich mehr und mehr Schäden ansammeln. Schäden, z.B. in der DNA, addieren sich und wirken sich besonders da aus, wo entsprechende Reparatursysteme fehlen, wie beispielsweise bei der mitochondrialen DNA. Pro Tag, so schätzen Wissenschafter, ist die DNA eines Menschen etwa 10.000 oxidativen Angriffen ausgesetzt, deren Auswirkungen nicht immer behoben werden können.

Welche Bedeutung DNA-Reparaturenzyme für den Alterungsprozess haben, wird auch an der Progerie Typ II deutlich (Werner-Syndrom, "Erwachsenen-Progerie"). Bei dieser seltenen Krankheit ist ein DNA-Reparaturenzym defekt. Die betroffenen Patienten vergreisen bereits im Kindesalter altern sehr viel schneller als normale Menschen und sterben in der Regel vor dem 50. Lebensjahr.

Mitochondriale DNA

Altern durch endogen produzierte ROS

Radikale wirken von außen auf den Organismus ein oder entstehen endogen im Stoffwechsel. Die Theorie, dass Alterungsvorgänge auch auf die Akkumulierung von Radikalen aus der Atmungskette zurückzuführen sind, beruht auf einigen Berechnungen an Tieren. Je höher der Energieumsatz in der Atmungskette, desto höher ist auch der Anteil an im Stoffwechsel produzierten freien Radikalen und anderen reaktiven Sauerstoff-Spezies (ROS), die hier mit relativ konstanter Rate entstehen.

So sollten Organismen mit hoher Lebenserwartung einen deutlich niedrigeren Energieverbrauch haben als kurzlebige Organismen. Einige Zahlen stützen diese Theorie in der Tat: Mäuse werden drei, Kühe etwa 30 Jahre alt. Beide Lebewesen verbrennen während ihres Lebens nahezu gleichviel Energie pro Kilogramm Körpergewicht. Meeresschildkröten können nach dieser Theorie weit über hunderte Jahre alt werden, weil sie einen sehr langsamen Stoffwechsel haben.

Die Freie Radikal-Theorie des Alterns wird auch durch Versuche zum Einfluss der Ernährung gestützt. Wenn diese einen hohen Gehalt an Antioxidanzien aufweist oder weniger Aminosäuren enthält, die leicht oxidiert werden können, leben Mäuse statistisch länger. Zudem wurde ein positiver Zusammenhang zwischen der Lebensdauer eines Tieres und der Konzentration an Antioxidanzien im Gewebe gezeigt. Je höher der Gehalt an Superoxid-Dismutase, Carotinoiden und Vitamin E, desto älter werden diese Tiere.

Literatur-Tipp

Fachpublikation zur altersabhängigen Einschränkung der Immunfunktion durch oxidativen Stress: Cannizzo, E. S.; Clement, C. C.; Morozova, K.; Valdor, R.; Kaushik, S.; Almeida, L. N.; Follo, C.; Sahu, R.; Cuervo, A. M.; Macian, F.; Santambrogio, L. (2012): Age-Related Oxidative Stress Compromises Endosomal Proteostasis. In: Cell Reports. 2 (1) , 136-149

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