Laut einer neuen Studie steigt das biologische Alter von Menschen und Mäusen als Reaktion auf verschiedene Formen von Stress rapide an und kehrt sich nach der Erholung vom Stress um. Diese Veränderungen treten über relativ kurze Zeiträume von Tagen oder Monaten auf und stehen im Einklang mit mehreren unabhängigen epigenetischen Alterungsuhren.
Zusammenfassung Altern wird klassischerweise als eine zunehmende Anhäufung von Schäden und Funktionsverlusten verstanden, die zu erhöhter Morbidität und Mortalität führt . Jüngste In-vitro- Studien haben jedoch die Möglichkeit einer Altersumkehr hervorgehoben . Hier berichten wir, dass das biologische Alter fließend ist und schnelle Veränderungen in beide Richtungen aufweist. Auf epigenetischer, transkriptomischer und metabolomischer Ebene haben wir festgestellt, dass das biologische Alter junger Mäuse durch heterochrone Parabiose erhöht und nach einer chirurgischen Ablösung wiederhergestellt wird . Wir haben auch vorübergehende Veränderungen des biologischen Alters während größerer Operationen, Schwangerschaften und schwerer COVID-19-Erkrankungen bei Menschen und/oder Mäusen festgestellt . Zusammengenommen zeigen diese Daten, dass das biologische Alter als Reaktion auf verschiedene Formen von Stress einen raschen Anstieg erfährt, der sich nach der Erholung vom Stress umkehrt . Unsere Studie deckt eine neue Ebene der Alterungsdynamik auf, die in zukünftigen Studien berücksichtigt werden sollte. Die Erhöhung des biologischen Alters durch Stress könnte ein quantifizierbares und umsetzbares Ziel für zukünftige Interventionen sein. |
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Laut einer in der Fachzeitschrift Cell Metabolism veröffentlichten Studie steigt das biologische Alter von Menschen und Mäusen als Reaktion auf verschiedene Formen von Stress rapide an, was sich nach der Erholung vom Stress wieder umkehrt . Diese Veränderungen treten über relativ kurze Zeiträume von Tagen oder Monaten auf und stehen im Einklang mit mehreren unabhängigen epigenetischen Alterungsuhren.
„Dieser Befund eines fließenden, schwankenden und formbaren Alters stellt die seit langem bestehende Vorstellung einer unidirektionalen Aufwärtsbewegung des biologischen Alters im Laufe des Lebens in Frage“, sagt James White, Co-Autor der Studie von der Fakultät für Medizin der Duke University. „Frühere Berichte deuteten auf die Möglichkeit kurzfristiger Schwankungen des biologischen Alters hin, aber die Frage, ob solche Veränderungen reversibel sind, blieb bisher unerforscht. Entscheidend ist, dass auch die Auslöser solcher Veränderungen unbekannt waren.“
Man geht davon aus, dass das biologische Alter von Organismen im Laufe des Lebens stetig zunimmt. Mittlerweile ist jedoch klar, dass das biologische Alter nicht untrennbar mit dem chronologischen Alter verknüpft ist. Personen können biologisch älter oder jünger sein, als ihr chronologisches Alter vermuten lässt. Darüber hinaus deuten immer mehr Erkenntnisse aus Tiermodellen und Menschen darauf hin, dass das biologische Alter unter anderem durch Krankheiten, medikamentöse Behandlungen, Änderungen des Lebensstils und Umwelteinflüsse beeinflusst werden kann.
„Trotz der weit verbreiteten Erkenntnis, dass das biologische Alter zumindest einigermaßen formbar ist, ist unbekannt, inwieweit das biologische Alter im Laufe des Lebens reversible Veränderungen erfährt und welche Ereignisse solche Veränderungen auslösen“, sagt Vadim Gladyshev, Co-Autor der Studie vom Brigham and Women’s Hospital , Harvard Medizinschule.
Um diese Wissenslücke zu schließen, machten sich Forscher die Leistungsfähigkeit von DNA-Methylierungsuhren zunutze, deren Innovation auf der Beobachtung beruhte, dass sich die Methylierungsgrade verschiedener Stellen im Genom im Laufe der Zeit auf vorhersehbare Weise ändern. chronologisches Alter. Sie maßen Veränderungen im biologischen Alter bei Menschen und Mäusen als Reaktion auf verschiedene Stressreize. In einer Reihe von Experimenten verbanden Forscher Mäusepaare im Alter von 3 und 20 Monaten chirurgisch in einem Verfahren, das als heterochrone Parabiose bekannt ist .
Die Ergebnisse zeigten, dass das biologische Alter als Reaktion auf Stress für relativ kurze Zeiträume ansteigen kann, dieser Anstieg jedoch vorübergehender Natur ist und nach der Erholung vom Stress tendenziell auf den Ausgangswert zurückkehrt. Auf epigenetischer, transkriptomischer und metabolomischer Ebene wurde das biologische Alter junger Mäuse durch heterochrone Parabiose erhöht und nach chirurgischer Ablösung wiederhergestellt.
„Ein Anstieg des biologischen Alters nach der Exposition gegenüber gealtertem Blut steht im Einklang mit früheren Berichten über schädliche altersbedingte Veränderungen bei heterochronen Blutaustauschverfahren“, sagt Erstautor Jesse Poganik vom Brigham and Women’s Hospital der Harvard Medical School. „Über die Reversibilität solcher Veränderungen, wie wir sie beobachtet haben, wurde jedoch noch nicht berichtet. Aufgrund dieser ersten Informationen stellten wir die Hypothese auf, dass auch andere natürliche Situationen reversible Veränderungen im biologischen Alter auslösen könnten .“
Wie vorhergesagt kam es auch bei größeren Operationen, Schwangerschaften und schwerem COVID-19 bei Menschen oder Mäusen zu vorübergehenden Veränderungen des biologischen Alters. Beispielsweise kam es bei Traumapatienten nach einer Notoperation zu einem starken und schnellen Anstieg des biologischen Alters. Dieser Anstieg kehrte sich jedoch um und das biologische Alter erreichte in den Tagen nach der Operation wieder den Ausgangswert. In ähnlicher Weise erlebten schwangere Frauen eine Erholung des biologischen Alters nach der Geburt mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und in unterschiedlichem Ausmaß, und ein immunsuppressives Medikament namens Tocilizumab verstärkte die Erholung des biologischen Alters rekonvaleszenter COVID-19-Patienten.
„Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass schwerer Stress die Sterblichkeit zumindest teilweise erhöht, indem er das biologische Alter erhöht“, sagt Gladyshev. „Diese Vorstellung deutet sofort darauf hin, dass die Sterblichkeit durch die Verringerung des biologischen Alters sinken kann und dass die Fähigkeit, sich von Stress zu erholen, ein wichtiger Faktor für erfolgreiches Altern und Langlebigkeit sein kann. Schließlich kann das biologische Alter ein nützlicher Parameter zur Beurteilung von Stress sein.“ physiologisch und seine Linderung.“
Weitere Ergebnisse zeigten, dass menschliche DNA-Methylierungsuhren der zweiten Generation konsistente Ergebnisse liefern, während Uhren der ersten Generation im Allgemeinen nicht empfindlich genug sind, um vorübergehende Veränderungen im biologischen Alter zu erkennen. „Was auch immer der zugrunde liegende Grund sein mag, diese Daten unterstreichen die entscheidende Bedeutung einer sorgfältigen Auswahl der DNA-Methylierungsuhren, die für die vorliegende Analyse geeignet sind, insbesondere angesichts der vielen Uhren, die ständig auftauchen“, sagt Gladyshev.
Während diese Studie einen bisher unerforschten Aspekt der Natur des biologischen Alterns hervorhebt, erkennen die Forscher einige wichtige Einschränkungen. Obwohl sie das Parabiose-Modell auf mehreren Omics-Ebenen charakterisierten, stützten sie sich in Humanstudien in erster Linie auf DNA-Methylierungsuhren, um auf das biologische Alter zu schließen, da diese Werkzeuge die leistungsstärksten derzeit verfügbaren Alterungsbiomarker sind. Darüber hinaus sind die Ergebnisse nur begrenzt in der Lage, Zusammenhänge zwischen kurzfristigen Schwankungen des biologischen Alters und den Verläufen des biologischen Alterns über die Lebensspanne zu untersuchen.
„Unsere Studie deckt eine neue Ebene der Alterungsdynamik auf, die in zukünftigen Studien berücksichtigt werden sollte“, sagt White. „Ein Schlüsselbereich für weitere Forschung besteht darin, zu verstehen, wie vorübergehende Erhöhungen des biologischen Alters oder eine erfolgreiche Erholung von solchen Erhöhungen zu einer beschleunigten Alterung im Laufe des Lebens beitragen können.“
