Telomere als Ursache für Alterung und Krebs?

Veröffentlicht am: Juli 24, 2024

Sind Telomere die Ursache für Alterung und Krebs?

In den Zellkernen unserer Zelle befinden sich unsere Gene, die entlang verdrehter, doppelsträngiger DNA-Moleküle namens Chromosomen angeordnet sind. DNA-Abschnitte am Chromosomenrand werden Telomere genannt, deren Aufgabe es ist, unsere genetischen Informationen zu schützen, damit sich die Zellen teilen können. Sie enthalten jedoch auch Geheimnisse wie wir altern und Krebs bekommen.

Telomere werden manchmal mit den Plastikenden an Schnürsenkeln verglichen. Sie schützen Chromosomenenden vor einem Ausfransen und Zusammenkleben, was die genetischen Informationen des Organismus zerstören oder verändern würde.

Die Telomere verkürzen sich jedoch mit jeder Zellteilung. Sind sie zu kurz geworden, kann sich die Zelle nicht länger teilen, wird inaktiv, „vergreist“ oder stirbt ab. Dieser Verkürzungsprozess wird mit dem Alterungsprozess, Krebs und einem erhöhtem Sterberisiko in Verbindung gebracht. Aus diesem Grund werden Telomere auch mit dem Zünder einer Bombe verglichen. 

Was sind Telomere?

Wie die Chromosomen und die Gene selbst enthalten Telomere Abschnitte der DNA — Ketten des chemischen Codes. Wie die gesamte DNA bestehen sie aus vier Nukleinsäuren: G steht für Guanin, A für Adenin, T für Thymin und C für Cytosin.

Telomere bestehen aus sich wiederholende Abschnitte von TTAGGG auf dem einen Strang gepaart mit AATCCC auf dem anderen Strang. Also ist ein Abschnitt der Telomere ein sich wiederholender Mix aus diesen vier Basenpaaren.

In weißen Blutkörperchen variiert die Länge der Telomere von 8000 Basenpaaren bei Neugeborenen zu 3000 Basenpaaren bei Erwachsenen. Senioren verfügen nur noch über 1500 Basenpaare. (Ein vollständiges Chromosom enthält etwa 150 Millionen Basenpaare.) Bei jeder Teilung verliert eine durchschnittliche Zelle zwischen 30 und 200 Basenpaare am Ende ihrer Telomere.

Zellen teilen sich normalerweise zwischen 50 und 70 Mal. Die Telomere verkürzen sich dabei immer stärker, bis die Zelle schließlich vergreist oder abstirbt.

Telomere verkürzen sich nicht in Gewebezellen, da diese sich nicht ständig teilen, wie zum Beispiel im Herzmuskel. 

Warum enthalten Chromosomen Telomere?

Ohne Telomere würde sich der Hauptteil eines Chromosoms — der Teil, der lebensnotwendige Gene enthält — bei jeder Teilung verkürzen. Telomere ermöglichen es den Zellen sich zu teilen, ohne Geninformationen zu verlieren. Die Zellteilung ist notwendig für die Erneuerung der Haut, die Bildung neuer Blutkörper, Knochen und anderer Zellen.

Ohne Telomere würden Chromosomenenden aneinander kleben und die genetische Blaupause der Zellen verändern. Dadurch käme es zu Fehlfunktionen, Krebs oder zum Tod der Zelle. Da Schäden an der DNA so gefährlich sind, haben Zellen die Möglichkeit diese an den Chromosomen zu erkennen und zu reparieren. Ohne Telomere würden die Chromosomenenden wie beschädigte DNA aussehen  und die Zelle versuchen einen Schaden zu reparieren, der überhaupt nicht vorhanden ist. Dies würde ebenfalls dazu führen, dass sich die Zelle nicht mehr teilt und mit der Zeit abstirbt.

Warum verkürzen sich Telomere bei jeder Zellteilung?

Bevor sich eine Zelle teilt, fertigt sie eine Kopie der Chromosomen an, sodass beide Zellen nach der Teilung das identische Genmaterial enthalten. Für diesen „Kopiervorgang“ müssen sich die beiden DNA-Stränge auseinanderwinden und voneinander trennen. Ein Enzym (DNA-Polymerase) liest dann die beiden Stränge und baut zwei neue Stränge. Der Vorgang wird mit kürzen Stücken RNA unterstützt. Nachdem beide neuen Stränge fertig sind, sind sie ein wenig kürzer als die Originalstränge, da am Ende noch Platz für dieses kurze Stück RNA bleiben muss. Es ist, als würde jemand den Boden eines Zimmers streichen und sich dabei selbst in eine Ecke drängen. Dieses letzte Stück kann er nicht streichen. 

Telomerase wirkt der Verkürzung der Telomere entgegen

Ein Enzym namens Telomerase fügt am Ende der Telomere Basen hinzu. Bei jungen Zellen verhindert Telomerase, dass sich die Telomere zu stark abnutzen. Da sich die Zellen aber unentwegt teilen, ist nicht genügend Telomerase vorhanden, sodass sich die Telomere mit der Zeit verkürzen und die Zelle altert.

Die Telomerase bleibt in Spermien und Eiern aktiv, die von einer Generation an die nächste weitergegeben werden. Würden die für die Reproduktion benötigten Zelle keine Telomerase enthalten, um die Länge der Telomere beibehalten zu können, würde der Organismus sehr schnell sterben.

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Telomere und Alterung

Der Genetiker Richard Cawthon fand mit seinen Kollegen an der University of Utah heraus, dass kürzere Telomere mit einem kürzeren Leben in Verbindung stehen. In der Gruppe der über 60jährigen waren jene mit kürzeren Telomere einem dreifach höheren Risiko ausgesetzt an Herzerkrankungen zu sterben. Das Risiko für einen Tod aufgrund von Infektionskrankheiten war sogar achtmal höher.

Ein Verkürzen der Telomere konnte mit dem Alterungsprozess in Verbindung gebracht werden. Es ist im Moment jedoch nicht bekannt, ob kürzer werdende Telomere einfach nur ein Anzeichen für das Altern ist — wie beispielsweise graues Haar — oder ob dadurch aktiv zum Alterungsprozess beigetragen wird.

Wenn Telomerase dazu führt, dass Krebszellen unsterblich werden, könnte es dann normale Zellen vor dem Altern bewahren? Könnten wir unsere Lebenszeit mit dem Erhalt oder der Wiederherstellung der Telomerenlänge durch Telomerase erweitern? Falls dem so ist, würde sich dadurch unser Risiko an Krebs zu erkranken erhöhen?

Die Wissenschaftler haben noch keine Antwort auf diese Fragen. Im Labor ist es ihnen jedoch bereits gelungen, die Zellteilung von menschlichen Zellen weit über das normale Limit hinaus aufrecht zu erhalten, ohne dass diese Zellen kanzerös wurden.

Wenn wir die Telomerase nutzen könnten, um menschliche Zellen „unsterblich“ zu machen, wären wir vielleicht in der Lage, Zellen in Massenproduktion für Transplantationen zu züchten, darunter insulinproduzierende Zellen, um Diabetes zu heilen, Muskelzellen zur Heilung von Muskeldystrophie, Knorpelzellen für bestimmte Arten Arthritis und Hautzellen zur Behandlung schwerer Verbrennungen und Wunden. Ein unbegrenzter Vorrat an normalen menschlichen Zellen - gezüchtet im Labor - würde eine große Hilfe beim Testen neuer Medikamente sowie Gentherapien sein. 

Wie groß ist der Einfluss der Telomere auf den Alterungsprozess? 

Manche langlebigen Spezies wie Menschen verfügen über wesentlich kürzere Telomere als beispielsweise Mäuse, und die leben nur ein paar Jahre. Niemand weiß, warum. Doch es zeigt, dass nicht allein Telomere für die Lebenserwartung verantwortlich sind.

Cawthons Studie kam zu dem Ergebnis, dass sich Menschen basierend auf der Länge ihrer Telomere in zwei Gruppe einteilen lassen: Diejenigen mit längeren Telomeren leben im Schnitt fünf Jahre länger als solche mit kürzeren Telomeren. Diese Studie lässt den Schluss zu, dass sich die Lebensdauer um fünf Jahre verlängern ließe, indem man kürzere Telomere verlängert.

Auch bei Menschen mit längeren Telomeren verkürzen sich diese im Laufe des Älterwerdens.. Wie viele Jahre könnten wir unserer Lebenserwartung wohl hinzufügen, wenn wir das Verkürzen der Telomere komplett stoppen könnten? Cawthon ist der Auffassung, dass es zehn, vielleicht sogar 30 Jahre wären.

Nach dem 60. Lebensjahr verdoppelt sich das Sterberisiko alle acht Jahre. Ein 68jähriger hat also ein doppelt so hohes Risiko innerhalb des nächsten Jahres zu sterben wie ein 60jähriger. Die Studie von Cawthon kommt zu dem Ergebnis, dass unterschiedlich lange Telomere nur für vier Prozent dieses Unterschiedes verantwortlich sind. Und natürlich sagt uns bereits die Intuition, dass ältere Menschen ein höheres Sterberisiko haben, doch nur sechs Prozent sterben ausschließlich altersbedingt. Rechnet man die Länge der Telomere, Lebensalter und Geschlecht (Frauen leben länger als Männer) zusammen, so sind diese Faktoren für 37 Prozent des Sterberisikos der über 60jährigen verantwortlich. Was verursacht die übrigen 63 Prozent?

Eine der Hauptursachen des Alterns ist „oxidativer Stress“. Dabei handelt es sich um Schäden an der DNA, an Proteinen und Lipiden (Fetten), die durch Oxidantien verursacht werden, also hoch reaktive Substanzen, die Sauerstoff enthalten. Diese Oxidantien entstehen normalerweise während der Atmung, aber auch als Folge von Entzündungen, Infektionen sowie von Alkohol- und Nikotinkonsum. In einer Studie setzten Wissenschaftler Würmer zwei Substanzen aus, die Oxidantien neutralisieren. Die Lebensspanne der Würmer verlängerte sich danach um durchschnittlich 44 Prozent.

Ein weiterer Faktor des Alterungsprozesses ist „Glykation“. Zur Glykation kommt es, wenn Glukose, unser hauptsächlicher Energielieferant, sich an Teile unserer DNA, Proteine und Lipide bindet, sodass diese ihrer Aufgabe nicht mehr gerecht werden können. Das Problem verschärft sich, je älter wir werden, sodass es zu Fehlfunktionen im Körpergewebe kommt, was wiederum zu Krankheiten und zum Tod führt. Glykation ist wahrscheinlich die Ursache, warum in Studien die Lebensspanne von Tieren verlängert werden konnte, wenn deren Kalorienaufnahme beschränkt wurde.

Daher ist es am wahrscheinlichsten, dass oxidativer Stress, Glykation, ein Verkürzen der Telomere sowie das Lebensalter — zusammen mit verschiedenen Genen — zusammenarbeiten und uns altern lassen.

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Telomere und Krebs

Wird eine Zelle kanzerös, teilt sie sich noch öfter, sodass sich die Telomere stark verkürzen. Sind die Telomere zu kurz, stirbt die Zelle. Oftmals versuchen Zellen ihrem Tod zu entgehen, indem sie mehr Telomerase-Enzyme produzieren, um so eine weitere Verkürzung der Telomere zu verhindern.

Viele Krebsarten gehen mit verkürzten Telomeren einher, beispielsweise in der Bauchspeicheldrüse, den Knochen, der Prostata und Blase, der Lunge, den Nieren, im Kopf und im Nacken.

Ein Messen der Telomerase ist unter Umständen eine Möglichkeit Krebs zu entdecken. Sollten Wissenschaftler eine Möglichkeit finden, die Telomerase aufzuhalten, kann der Krebs vielleicht bekämpft werden, indem man die Krebszellen altern und absterben lässt. In einem Laborexperiment konnten Forscher die Aktivität der Telomerase in menschlichen Brust- und Prostatakrebszellen blockieren und so die Tumorzellen sterben lassen. Doch dieses Vorgehen birgt auch Risiken. Es gibt Hinweise, dass sich ein Blockieren der Telomerase negativ auf die Fruchtbarkeit und Wundheilung sowie die Produktion von Blut- und Immunsystemzellen auswirkt.

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Telomere und andere Erkrankungen

Patienten, die an Dyskeratosis congenita leiden, verfügen über Telomere, die sich viel schneller verkürzen als dies normalerweise der Fall ist. Betroffene erleben vorzeitige Alterung und Tod. Sie haben ein höheres Risiko für lebensbedrohliche Infektionen, Leukämie und andere Blutkrebsarten, Darmerkrankungen, Leberzirrhose sowie Lungenfibrose, eine Versteifung des Lungengewebes, was tödlich endet. Außerdem bekommen sie früher graue Haare oder eine Glatze und leiden an schlechter Wundheilung. Auf der Haut bilden sich Altersflecken, sie leiden an Darmerkrankungen, Knochenerweichung und Lernstörungen. Es besteht Grund zur Annahme, dass Telomere bei all diesen Erkrankungen eine Rolle spielen, da Gewebe betroffen ist, deren Zellen sich oft teilen. Außerdem gibt es einige Hinweise, dass verkürzte Telomere mit Alzheimer, Verhärtung von Arterien, Bluthochdruck und Typ-2-Diabetes in Verbindung stehen. 

Wie sind die Aussichten für menschliche Unsterblichkeit?

Die Lebenserwartung des Menschen hat sich seit dem frühen 17. Jahrhundert deutlich erhöht. Damals betrug sie durchschnittlich 30 Jahre; 2012 in den USA fast 79. Die Gründe für diese deutlichen Erhöhung liegen im Bau von Abwasserkanälen und anderer sanitärer Maßnahmen, der Entwicklung von Antibiotika sowie der Bereitstellung von sauberem Wasser und Kühlungssystemen. Durch Impfungen und andere medizinische Fortschritte werden Neugeborene und Kinder vor einem frühen Tod bewahrt. Eine verbesserte Ernährung und allgemein bessere Gesundheitsvorsorge tragen ebenfalls zu einer höheren Lebenserwartung bei.

Manche Wissenschaftler sind der Ansicht, dass die Lebenserwartung weiter ansteigen wird, die meisten bezweifeln jedoch, dass sie die 90 Jahre weit übersteigen wird. Einige wenige sehen jedoch eine deutlich höhere Lebenserwartung als möglich an.

Cawthon ist der Auffassung, dass, wenn alle Alterungsprozesse gestoppt und sämtliche durch oxidativen Stress verursachte Schäden repariert werden könnten, „eine Schätzung ist, dass Menschen 1000 Jahre alt werden können.“ 

Telomere verlängern mit den richtigen Nährstoffen:

  • B-Vitamine
  • Kurkuma
  • Vitamin K2
  • Magnesium
  • Vitamin D
  • Astaxanthin
  • Ubiquinol Q10
  • Probiotika
  • Polyphenole

B-Vitamine (Stresskontrolle und Stressreduzierung)

Mehrere Studien haben chronischen Stress mit kürzeren Telomeren in Verbindung gebracht. In einer Studie aus dem Jahr 2004 wurden gesunde Mütter mit gesunden Kindern (Kontrollgruppe) mit denen verglichen, die chronisch kranke Kinder groß zogen (pflegende Mütter). Im Schnitt besaßen die pflegenden Mütter Telomere, die 10 Jahre kürzer waren als die der Kontrollgruppe. Das bedeutet, dass ihre Zellen sich so verhielten, als seien sie eine ganze Dekade älter.

In einer weiteren Studie, die sich mit afrikanischen Jungen beschäftigte, wurde herausgefunden, dass die Telomere jener, die in einer stressreichen Umgebung aufwuchsen, um 40 Prozent kürzer waren als jene, die aus stabilen Verhältnissen stammten. 

Was ist der Kernpunkt? Chronischer Stress verursacht nicht einfach nur schlechte Laune; er trägt ganz aktiv und real zu Ihrem Alterungsprozess bei. Regelmäßige Bewegung, ausreichend Schlaf und jeden Tag ein wenig Zeit für sich selbst sind einfache Möglichkeiten Stress abzubauen.

Vitamin B12 ist gemeinhin als „Energievitamin“ bekannt. Ihr Körper benötigt es für eine ganze Reihe lebenswichtiger Funktionen. Dazu zählen die Energieproduktion, Blutbildung, DNA-Synthese und die Produktion von Myelin.

Die Plasmakonzentration des Vitamin B-Folats korrespondiert mit der Telomerenlänge. Folat spielt eine wichtige Rolle in der Aufrechterhaltung der Unversehrtheit der DNA und der DNA-Methylation - beide haben einen wichtigen Einfluss auf die Länge Ihrer Telomere.

Kurkuma (Natürlich gegen Krebs)

Kurkuma — aktiver Inhaltsstoff des indischen Gelbwurzes — beeinflusst mehr als 100 verschiedene Bahnen, sobald es in die Zelle eindringt. Darunter befinden sich biologische Schlüsselwege, die für die Entwicklung von Melanomen und anderen Krebsen benötigt werden.

Vitamin K2 (Blutgerinnung)

Die meisten Menschen nehmen über die Nahrung genügend Vitamin K auf, um eine angemessene Blutgerinnung aufrechtzuerhalten. Sie nehmen jedoch nicht genügend zu sich, um wirksam ernsthaften Erkrankungen vorzubeugen, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. Verschiedene Studien legen den Schluss nahe, das Vitamin K2 entscheidend zum Schutz vor Prostatakrebs beiträgt, der immerhin eine der häufigsten Krebserkrankungen bei Männern in den USA ist.

Magnesium (Reparatur der DNA)

Von Magnesium wird angenommen, dass es die Länge der Telomere beeinflusst, weil es Auswirkungen auf die Unversehrtheit und Reparatur der DNA hat - zusätzlich zu seiner möglichen Rolle bei oxidativem Stress und Entzündungen.

Vitamin D (Sonnenvitamin)

Forscher fanden heraus, dass jene, die über einen hohen Vitamin-D-Spiegel verfügen, im Allgemeinen längere Telomere haben und umgekehrt. Das bedeutet, dass Menschen mit viel Vitamin D tatsächlich langsamer altern als Menschen mit einem geringen Vitamin D-Spiegel.

Astaxanthin (Antioxidans)

In einer Studie von 2009 zum Einfluss der Verwendung von Multivitaminen auf die Länge der Telomere konnten längere Telomere mit der Verwendung von Antioxidantien in Verbindung gebracht werden. Die Forscher schreiben, dass Telomere ganz besonders empfindlich auf oxidativen Stress reagieren. Zusätzlich lösen Entzündungen oxidativen Stress aus und verringern die Aktivität der Telomerase, das Enzym, das für den Erhalt der Telomere verantwortlich ist. Astaxanthin hat sich als eines der wirksamsten und  nützlichsten Antioxidantien herausgestellt, die derzeit bekannt sind. Es wirkt entzündungshemmend und schützt die DNA.

Ubiquinol (Reaktivierung von Antioxidantien)

Vorzeitiges Altern ist eine der hauptsächlichen Nebenwirkungen von zu wenig CoQ10 Dieses notwendige Vitamin bereitet andere Antioxidantien wie Vitamin C und E auf. Zu wenig CoQ10 trägt zu einer Beschleunigung von Schäden an der DNA bei. CoQ10 wirkt sich außerdem sehr positiv auf die Herzgesundheit und Muskelfunktion aus. Ein Mangel führt zu Müdigkeit, Muskelschwäche, Schmerzen und im Endeffekt zu Herzversagen.

Probiotika (fermentierte Lebensmittel)

Verarbeitete Lebensmittel mit hohem Zuckeranteil und voller Chemie zerstören sehr wirkungsvoll Ihre Darmflora, die einen unermesslichen Einfluss auf Ihr Immunsystem hat. Wenn Sie dieses natürliche Abwehrsystem Ihres Körpers zerstören, setzten Sie sich selbst der Gefahr von Krankheiten und vorzeitiger Alterung aus. Idealerweise machen Sie traditionell gezüchtete und fermentierte Lebensmittel zu einem wichtigen Bestandteil Ihres Speiseplanes und halten so Ihre Darmflora gesund. Fermentiertes Gemüse sind eine ausgezeichnete Alternative zu verarbeiteten Lebensmittel. Sie sind nicht nur lecker, sondern zudem einfach zu Hause zuzubereiten.

Polyphenole (Sekundäre Pflanzenstoffe)

Polyphenole sind wirksame Antioxidantien in pflanzlicher Nahrung. Viele von ihnen haben sich als wirksam erwiesen bei der Vorbeugung von Krankheiten und haben zudem einen „Anti-Aging-Effekt“. Resveratrol ist beispielsweise in Trauben (Muskateller), unverarbeiteten Biokakaobohnen und grünem Tee enthalten. 

 

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