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Ein Jungbrunnen in den Mitochondrien?
Das Ankurbeln eines Enzyms im Kraftwerk einer Zelle – den Mitochondrien – macht die Zelle widerstandsfähig gegen Stress und Tod, so eine heute in der Zeitschrift veröffentlichte Studie Zelle . Die Ergebnisse könnten neue Ziele für Medikamente zur Behandlung altersbedingter Krankheiten wie Alzheimer und Diabetes darstellen. Wissenschaftler sagen, dass die Forschung auch auf die lang gesuchte Quelle der lebensverlängernden Vorteile der Kalorieneinschränkung hinweisen könnte.
Jugendliche Mitochondrien: Das hier gezeigte Mitochondrium ist eine winzige Zellstruktur, die chemischen Brennstoff in Zellenergie umwandelt. Die Erhöhung bestimmter Enzyme in den Mitochondrien schützt die Zelle vor Stress und Tod und kann neue Wirkstoffziele für altersbedingte Krankheiten bieten.
Jetzt haben wir eine Möglichkeit, Medikamente herzustellen, die das Absterben von Zellen verhindern und Krankheiten wie Alzheimer vorbeugen können, sagt David Sinclair , Biologe an der Harvard Medical School in Boston, der die Arbeit leitete. Die Ergebnisse erweitern den Fokus von Sirtris Pharmaceuticals , ein Unternehmen mit Sitz in Cambridge, MA, das von Sinclair mitgegründet wurde und Verbindungen entwickelt, die auf die Sirtuine abzielen, eine Klasse von Enzymen, die zuvor mit Langlebigkeit in Verbindung gebracht wurden. (Siehe The Enthusiast .) Bisher hat sich das Unternehmen auf ein Molekül konzentriert, das auf SIRT1 abzielt, ein Enzym, das auch die mitochondriale Gesundheit fördert, aber außerhalb der Mitochondrien vorkommt. SIRT1 sei die Spitze des Eisbergs, sagt Sinclair. Andere Sirtuine sind auch für die Behandlung von Alterskrankheiten wichtig.
Mitochondrien sind winzige Energiefabriken in jeder Zelle, die chemischen Brennstoff in Energie umwandeln. Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass die mitochondriale Funktion eine entscheidende Rolle beim Altern und bei altersbedingten Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson, Herzerkrankungen und Typ-2-Diabetes spielt. Zum Beispiel sind Mitochondrien bei älteren Menschen weniger effizient als die bei jüngeren Menschen – eine Veränderung, die der Insulinresistenz, einer Vorstufe von Diabetes, zugrunde liegen kann.
In der Studie stellten Sinclair und seine Mitarbeiter gentechnisch veränderte Zellen her, um ein höheres Niveau eines mitochondrialen Enzyms namens NAMPT zu exprimieren, und setzten diese Zellen dann toxischen Chemikalien aus. Sie fanden heraus, dass Zellen mit höheren Enzymwerten besser gegen diese Chemikalien geschützt und resistenter gegen den Zelltod waren. Die Forscher fanden auch heraus, dass die Zellen unabhängig vom Zustand der restlichen Zelle am Leben bleiben können, solange die Mitochondrien der Zellen gesund sind. Das bedeutet, dass die Mitochondrien die Torwächter des Zellüberlebens sind, sagt Sinclair.
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Der Harvard-Biologe David Sinclair beschreibt seine Forschung und die Bedeutung altersbezogener Therapeutika.
Die Erhöhung des NAMPT-Enzyms erhöht die Menge einer Chemikalie, die als NAD bekannt ist, ein wichtiger Cofaktor bei vielen Stoffwechselreaktionen. NAD ist auch entscheidend für die Funktion von Sirtuinen, die zuvor mit Langlebigkeit in Verbindung gebracht wurden. (Siehe The Fountain of Health .) Die in der aktuellen Studie festgestellten Vorteile für das Zellüberleben scheinen von zwei dieser Enzyme abhängig zu sein: SIRT3 und SIRT4, die neue Angriffspunkte für Medikamente zur Vorbeugung von Alterskrankheiten bieten könnten, sagt Sinclair. Wenn Sie ein Medikament finden, das das SIRT3-Enzym aktiviert, können Sie Zellen am Leben erhalten, wenn sie sonst sterben würden, beispielsweise bei einer neurodegenerativen Erkrankung.
Sinclair weist auch darauf hin, dass dieser Mechanismus den Langlebigkeitsvorteilen einer Kalorienrestriktion zugrunde liegt. Jahrzehntelange Forschung hat gezeigt, dass eine Ernährung, die eine ausreichende Ernährung bietet, aber die Kalorienaufnahme stark einschränkt, die Lebensdauer von Fliegen, Würmern und Mäusen erhöht und vor den Krankheiten des Alterns zu schützen scheint. Wir wissen, dass Kalorienrestriktion die Mitochondrien gesund hält, und wir glauben, einen wichtigen Mechanismus entdeckt zu haben, wie die Kalorienrestriktion funktioniert, sagt Sinclair. Es ist aufregend, weil es die Mitochondrien, die Energiespitze der Zelle, betrifft.
Andere Wissenschaftler sind sich einig, dass die Arbeit spannend ist, warnen jedoch davor, dass noch nicht klar ist, welche Rolle die Enzyme beim Altern oder bei den Auswirkungen der Kalorieneinschränkung spielen. Die Leute haben argumentiert, dass das NAD-Level wichtig ist, aber an diesem Punkt ist es einer von vielen Spielern, sagt David Finkelstein , Biologe am National Institute on Aging.
Weitere Studien sind erforderlich, um die Rolle dieser Enzyme wirklich zu beurteilen, sagt Matt Kaeberlein , Biologe an der University of Washington. Diese Enzyme könnten potenziell wichtige Regulatoren von Krankheiten und potenziell nützliche Wirkstoffziele sein, aber wir müssen uns mit Tiermodellen befassen, um herauszufinden, wie wichtig sie sind, sagt er. Der Großteil der aktuellen Forschung beschränkte sich auf Zelllinien, aber Sinclair und seine Kollegen untersuchen jetzt eine Maus, die das mitochondriale Enzym überexprimiert. Wenn die Mäuse langlebig sind und eine Resistenz gegen altersbedingte Krankheiten zeigen, wird diese Hypothese gestützt, sagt Kaeberlein.
Sirtris-CEO und Mitbegründer Christopher Westphal sagt, dass das Unternehmen, das bereits klinische Studien mit einem potenziellen Anti-Diabetes-Molekül durchführt, das auf SIRT1 abzielt, nach Verbindungen sucht, die auf eine Reihe der Sirtuine abzielen. Westphal wird jedoch nicht sagen, ob das Unternehmen spezifische Verbindungen identifiziert hat, die auf SIRT3 und SIRT4 abzielen. SIRT3 und SIRT4 scheinen auch für Diabetes interessant zu sein, sagt Westphal. Vielleicht würden sie es anders behandeln als SIRT1.