Neue Uhr bestimmt biologisches Alter durch Entzündungen

Unser chronologisches Alter lässt sich ganz einfach mit der Zahl der Lebensjahre angeben. Doch das bedeutet nicht, dass unser biologisches Alter damit übereinstimmt. Das individuelle Voranschreiten der Alterungsprozesse bestimmt das biologische Alter, das sich um einige Jahre vom Lebensalter unterscheiden kann. Mithilfe von maschinellem Lernen haben Forscher jetzt ein Werkzeug entwickelt, das Ärzten helfen könnte, die gesunde Lebenserwartung der Menschen zu verbessern.

Inflamm-Aging exakter als epigenetische Marker?

Diese neue Art von „Altersuhr“ beurteilt chronische Entzündungen im Körper. Damit kann sie vorhersagen, ob jemand ein erhöhtes Risiko für altersbedingte Krankheiten hat, etwa Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson. Diese neue Uhr berücksichtigt vor allem den Entzündungszustand des Körpers, wenn sie das „biologische Alter“ eines Menschen bestimmt.

Die entzündliche Alterungsuhr trägt den Namen iAge. Sie wurde in der Juli-Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature vorgestellt. Dabei handelt es sich um eines der ersten Instrumente seiner Art, das Entzündungen zur Beurteilung der gesamten Gesundheit verwendet. Bisherige Altersuhren konzentrierten sich vor allem auf epigenetische Marker. Das sind chemische Gruppen, die bei der Zellteilung weitergegeben werden.

Um iAge zu entwickeln, analysierte ein Team um den Systembiologen David Furman und den Gefäßspezialisten Nazish Sayed von der Stanford University in Kalifornien Blutproben von 1.001 Menschen im Alter von 8 bis 96 Jahren. Diese Personen waren Mitglieder des „1000 Immunomes Projects“. Dabei stand im Mittelpunkt die Frage, wie Signaturen chronischer, systemischer Entzündungen sich mit zunehmendem Alter verändern.

Die Forscher halten diesen Ansatz für sinnvoller als die Verwendung von epigenetischen Markern, weil Entzündungen behandelbar sind – wodurch möglicherweise die Lebenszeit einer Person bei guter Gesundheit verlängert wird. Die neue Studie bestätigt, dass das Immunsystem bei Alterungsprozessen eine entscheidende Rolle spielt – nicht nur für die Vorhersage des Alterns, sondern auch als treibender Mechanismus.

iAge basiert auf der Idee, dass der Körper einer Person mit zunehmendem Alter chronische, systemische Entzündungen erleidet. Das schädigt die Zellen und belastet den Stoffwechsel mit entzündungsfördernden Signalstoffen. Im Endeffekt nutzen sich so Gewebe und Organe rasch ab. Menschen mit einem gesunden Immunsystem können diese altersbedingten Entzündungen bis zu einem gewissen Grad neutralisieren, während andere schneller altern.

Die Forscher nutzten bei der Studie das chronologische Alter und die Gesundheitsinformationen der Teilnehmer in Kombination mit einem maschinellen Lernalgorithmus. Dieser identifizierte die Proteinmarker im Blut, die systemische Entzündungen am deutlichsten signalisieren.

Als besonders aussagekräftig stellte sich das immunsignalisierende Protein oder Zytokin CXCL9 heraus. Es wird hauptsächlich von der inneren Auskleidung der Blutgefäße produziert und wird mit der Entwicklung von Herzerkrankungen in Verbindung gebracht. Studienautor Sayed sagte, dass CXCL9 als Schlüsselkomponente von iAge dem Sprichwort „Du bist nur so alt wie deine Arterien“ neue Glaubwürdigkeit verleiht.

Nach der Entwicklung testeten die Forscher iAge, indem sie das Blut von 19 Personen, die mindestens 99 Jahre alt geworden waren, sammelten und mit dem Tool ihr biologisches Alter berechneten. Im Durchschnitt hatten die Hundertjährigen laut einer Pressemitteilung ein biologisches Alter, das 40 Jahre unter ihrem tatsächlichen Alter lag – was der Vorstellung entspricht, dass Menschen mit einem gesünderen Immunsystem tendenziell länger leben.

Die Bewertung des biologischen Alters einer Person durch die Messung epigenetischer Veränderungen ihrer DNA ist kompliziert. Die Messung von Entzündungen mit einem Bluttest wäre einfacher, was ein Instrument wie iAge für eine klinische Umgebung praktischer machen würde.

Bei der Untersuchung von CXCL9 als Biomarker für systemische Entzündungen züchteten Furman und seine Kollegen menschliche Endothelzellen, die die Wände von Blutgefäßen bilden. Im Labor alterten sie diese Zellen künstlich, indem sie wiederholt geteilt wurden. Die Forscher stellten dabei fest, dass hohe Mengen des Proteins CXCL9 die Zellen in einen dysfunktionalen Zustand trieben. Als das Team die Expression des für CXCL9 kodierenden Gens zum Schweigen brachte, erlangten die Zellen eine gewisse Funktion zurück. Das deutet darauf hin, dass die schädlichen Wirkungen des Proteins reversibel sein könnten.

Nach Auskunft der Forscher lassen sich früh erkannte Entzündungen einfach behandeln. Studienautor Sayed hofft auf eine Zukunft, in der jeder Mensch regelmäßig ein entzündliches Biomarker-Profil erstellen lassen kann. Das könnte das Risiko für die Entwicklung einer altersbedingten Erkrankung kontrollierbar machen. Allerdings sind Entzündungen nicht die einzigen Prozesse, die das biologische Altern beschleunigen können.

Quelle:

Krejciova, Zuzana & Sayed, Nazish. (2021). An inflammatory aging clock (iAge) based on deep learning tracks multimorbidity, immunosenescence, frailty and cardiovascular aging. Nature Aging. 10.1038/s43587-021-00082-y. (https://www.researchgate.net/publication/353196435_An_inflammatory_aging_clock_iAge_based_on_deep_learning_tracks_multimorbidity_immunosenescence_frailty_and_cardiovascular_aging)

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