Frühe Ereignisse im zellulären Altern offenbaren, wie Lebensstil und Diät Lebensdauer beeinflussen

Durch das Experimentieren mit Hefe haben zwei Wissenschaftler in den USA zum ersten Mal Schlüsselereignisse identifiziert, die früh im Alterungsprozess von Zellen auftreten und die erklären könnten, wie Gene und Umweltfaktoren wie Lebensstil und Ernährung interagieren, um Leben, Alterung und Alter zu beeinflussen. verwandte Krankheiten wie Krebs.
Sie waren überrascht, einen Mechanismus zu finden, den Zellen verwenden, um Nährstoffe zu speichern.
Daniel Gottschling und Adam Hughes vom Fred Hutchinson Krebsforschungszentrum in Seattle, Washington, berichten in der Online - Ausgabe vom 21. November über ihre Ergebnisse Natur.
Gottschling, der Mitglied der Basic Sciences Division des Hutchinson Centers ist, erklärt in einer Stellungnahme, warum die Ergebnisse wichtig sind:
"In der wissenschaftlichen Literatur und den allgemeinen Medien gab es in letzter Zeit eine Menge darüber, wie das, was man isst, den Alterungsprozess beeinflusst, aber es war unglaublich verwirrend."
"Jetzt haben wir ein neues Paradigma, um zu verstehen, wie Genetik und Umwelt interagieren, um Leben, Altern und altersbedingte Krankheiten zu beeinflussen. Das ist es, worauf ich wirklich gespannt bin", fügt er hinzu.

Mitochondrien und Altern

Gottschling und Hughes, ein Postdoktorand in seinem Labor, machten sich daran, aufzudecken, wie altersbedingte Schäden in den Mitochondrien auftreten, den winzigen Kraftwerken in Zellen, die sie mit Energieeinheiten versorgen.
Wie Gottschling, der auch Associate Professor in der Abteilung für Genomwissenschaften an der Universität von Washington ist, erklärt:
"Normalerweise sind Mitochondrien schöne, lange Röhren, aber wenn Zellen älter werden, werden die Mitochondrien fragmentiert und klumpig."
"Die Formveränderungen alternder Hefezellen werden auch in bestimmten menschlichen Zellen wie Neuronen und Pankreaszellen beobachtet, und diese Veränderungen wurden mit einer Reihe von altersbedingten Erkrankungen beim Menschen in Verbindung gebracht", fügt er hinzu.

Niedrige Acidität von Vakuolen beeinträchtigt Mitochondrien

Der Grund, warum Mitochondrien verformt werden und nicht mehr so ??gut funktionieren, war bisher ein Rätsel, aber Gottschling und Hughes fanden heraus, dass bestimmte Veränderungen in den Vakuolen dafür verantwortlich sein könnten.
Vakuolen sind winzige Taschen in den Zellen von Hefe, Pflanzen und anderen Organismen, die dabei helfen, Proteine ??abzubauen und molekulare Bausteine ??oder Nährstoffe für die Zelle zu speichern. Das Äquivalent der Vakuole in menschlichen Zellen ist das Lysosom.

Ein spezifisches Merkmal von Vakuolen, das für das Altern und die Arbeit von Mitochondrien kritisch zu sein scheint, ist die Acidität.
Die Forscher fanden heraus, dass Vakuolen schon früh im Leben einer Hefezelle weniger sauer werden. Und wenn der Säuregehalt sinkt, verhindert es, dass die Vakuolen bestimmte Nährstoffe speichern können. Dies stört die Energieversorgung der Mitochondrien, die sich wiederum zu verschlechtern beginnen.
Hughes testete diesen Effekt: als er die Vakuolen davon abhielt, weniger sauer zu werden, wurden die Mitochondrien nicht unförmig und die Hefezellen lebten länger.
"Wir waren überrascht zu erfahren, dass die Speicherfunktion, nicht der Proteinabbau, bei alternden Hefezellen mitochondriale Funktionsstörungen zu verursachen scheint." sagt Hughes.

Kalorienrestriktion erhöht die Vacuolsäure

Diese überraschende Entdeckung veranlasste die Forscher, die Wirkung der Kalorienrestriktion zu untersuchen, von der bekannt ist, dass sie die Lebensspanne von Hefen, Würmern, Fliegen und Säugetieren verlängert.
Sie fanden heraus, dass Kalorienrestriktion oder die Begrenzung der Rohstoffe, die Zellen benötigen, das Altern zumindest teilweise zu verzögern scheint, indem die Acidität der Vakuole erhöht wird.
Hughes sagt nun, dass sie einige anfängliche Beweise haben, basierend auf Hefe, wie Kalorienrestriktion die Lebenserwartung zu verlängern scheint, sie hoffen es auf Menschen und andere höhere Organismen zu übertragen.
Obwohl die Organismen in Bezug auf die grundlegende Biologie ihrer Zellen sehr unterschiedlich sind, wie sie Nährstoffe aufnehmen, speichern und verwenden, sind Hefe und Menschen bemerkenswert ähnlich.

Auswirkungen und nächster Schritt

Gottschling und Hughes vermuten, dass die Wirkung der Senkung der Acidität in Vakuolen ihre Fähigkeit, Nährstoffe und Metaboliten (Nebenprodukte von Proteinabbau) zu speichern, verringert, so dass sie sich in der Hefezelle aufbauen und die Mitochondrien überschwemmen.
Sie vermuten, dass dies dazu führt, dass die Mitochondrien mehr und mehr ihrer Energie nutzen, um den Überschuss zu absorbieren: sie "verbrennen" effektiv ihre Motoren. Schließlich haben sie nicht genug Kraft übrig, um die Proteine ??zuzuführen, die sie brauchen, um ihre Form zu erhalten und ihre Arbeit zu verrichten.
Die Forscher wollen nun diese Idee testen und auch herausfinden, was den Absinken der Vakuolen-Säure auslöst. Dieser letzte Punkt ist besonders interessant, weil obwohl die Säure in den Mutterhefezellen abfällt, wenn sie altern, ist es in neugeborenen Tochterzellen wieder normal, egal wie alt die Mutterzellen waren.
Zuschüsse von den National Institutes of Health, der Helen Hay Whitney Foundation, der Universität von Washington, der Glenn Foundation für medizinische Forschung sowie vorläufige Unterstützung durch den Hartwell Innovation Fund des Hutchinson Centers halfen, die Studie zu finanzieren.
Geschrieben von Catharine Paddock