Entdeckung kann bei der Suche nach Anti-Aging-Medikamenten helfen: Die Wirkung von Genen könnte helfen zu erklären, warum eine eingeschränkte Ernährung das Leben von Tieren verlängert

Entdeckung kann bei der Suche nach Anti-Aging-Medikamenten helfen: Die Wirkung von Genen könnte helfen zu erklären, warum eine eingeschränkte Ernährung das Leben von Tieren verlängert
Entdeckung kann bei der Suche nach Anti-Aging-Medikamenten helfen: Die Wirkung von Genen könnte helfen zu erklären, warum eine eingeschränkte Ernährung das Leben von Tieren verlängert
Anonim

Ein Team von Wissenschaftlern der University of Michigan hat herausgefunden, dass die Unterdrückung eines neu entdeckten Gens die Lebensdauer von Spulwürmern verlängert. Wissenschaftler, die sich mit dem Altern befassen, wissen seit langem, dass eine deutliche Einschränkung der Nahrungsaufnahme dazu führt, dass Tiere länger leben. Aber das Ziel ist es, eines Tages weniger drastische Wege zu finden, um den gleichen Effekt beim Menschen zu erzielen.

Die UM-Ergebnisse liefern vielversprechende frühe Beweise dafür, dass es Wissenschaftlern gelingen könnte, Ziele für Medikamente zu finden, die es den Menschen eines Tages ermöglichen könnten, länger und gesünder zu leben.

In einer Studie in der August-Ausgabe von Aging Cell fanden U-M-Wissenschaftler heraus, dass ein Gen, drr-2, eine wichtige Komponente in einem Schlüsselweg der Zelle ist, dem TOR-Nährstoffsensorweg, nach dem viele Wissenschaftler suchen potenzielle Angriffspunkte für Medikamente. Die U-M-Wissenschaftler fanden dann heraus, dass sie, wenn sie eine Unter- oder Überexpression des drr-2-Gens verursachten, die Lebensdauer von C. elegans, einem in der Forschung weit verbreiteten Wurm, verlängern oder verkürzen konnten. Die Manipulation der Wirkung des drr-2-Gens hatte die gleichen Auswirkungen wie die Verringerung oder Erhöhung der Kalorienaufnahme.

"Wir haben gezeigt, dass drr-2 in C. elegans eines der wesentlichen Gene für den TOR-Weg ist, um die Lebensdauer zu modulieren", sagt Ao-Lin Allen Hsu, Ph.D., der leitende Autor der Studie, und a Wissenschaftler am U-M Geriatrics Center. Er ist außerdem Assistenzprofessor für Innere Medizin und molekulare und integrative Physiologie an der U-M. Die Studie ergab auch, dass drr-2 einem menschlichen Gen, eIF4H, ähnlich zu sein scheint, das ähnliche Zellfunktionen steuert.

Kontext

Um mögliche Wege für zukünftige Anti-Aging-Medikamente zu finden, konzentrieren sich viele Wissenschaftler auf der ganzen Welt auf Signalwege in Zellen, die Nährstoffe wahrnehmen. Das eine untersuchte Hsu, das Ziel des Rapamycin-Wegs oder TOR-Wegs, wird so genannt, weil seine Aktivität durch das Medikament Rapamycin beeinflusst werden kann. Jüngste Ergebnisse einer großen Bundesstudie, die an der U-M und anderswo durchgeführt wurde, haben gezeigt, dass Rapamycin bei Mäusen wirksam darin ist, die Anti-Aging-Wirkungen einer Ernährungseinschränkung nachzuahmen.

Forschungen der letzten 25 Jahre haben gezeigt, dass Tiere, einschließlich Säugetiere, länger leben und einen geringeren Grad an bestimmten Maßen des altersbedingten Rückgangs aufweisen, wenn Wissenschaftler ihre Nahrungsaufnahme eingeschränkt haben. Bisher konnte noch niemand zeigen, dass der gleiche Effekt beim Menschen auftritt, obwohl einige Studien im Gange sind.

Wenn Kalorien oder bestimmte Nährstoffe eingeschränkt werden, stellen Wissenschaftler weniger oxidative Schäden in tierischen Zellen und einen langsameren Rückgang der DNA-Reparatur fest, ein Rückgang, der normalerweise mit zunehmendem Alter auftritt.Es wird angenommen, dass die Begrenzung oxidativer Schäden und die Verlangsamung des Rückgangs der DNA-Reparatur dazu beitragen könnten, viele altersbedingte Krankheiten hinauszuzögern oder zu vermeiden.

Aber Wissenschaftler wissen relativ wenig darüber, warum eine reduzierte Nahrungsaufnahme diese Effekte verursacht. In den letzten 10 Jahren haben sie Fortschritte bei der Identifizierung von Genen und assoziierten Proteinen gemacht, die unterdrückt werden, wenn die Ernährung eingeschränkt wird. Indem sie mehr über die beteiligten Zellprozesse erfahren, können sie möglicherweise Ziele für zukünftige Medikamente entdecken, die das Altern verzögern könnten, ohne dass die Nahrungsaufnahme eingeschränkt werden muss.

Medikamente, die darauf zugeschnitten sind, bestimmte Gene oder Proteine ​​zu blockieren, die an der Nährstofferkennung beteiligt sind, wären viel attraktiver als die Reduzierung dessen, was man isst. Um Anti-Aging-Vorteile zu erzielen, müssten die Menschen die Nahrungsaufnahme vermutlich um 30 bis 40 Prozent einschränken, eine düstere Aussicht. Darüber hinaus könnten Medikamente entwickelt werden, um andere Nachteile dieser Einschränkung der Ernährung zu vermeiden, darunter eine verringerte Fruchtbarkeit.

C. elegans ist ein winziger Spulwurm, ein Fadenwurm, dessen zweiwöchige Lebensdauer ein großer Vorteil für Wissenschaftler ist, die das Altern untersuchen. Die 1 Millimeter langen durchsichtigen Würmer haben noch weitere Vorteile. C. elegans weist viele altersbedingte Veränderungen auf, die bei höheren Organismen beobachtet wurden.

"Viele Gene, die in C. elegans identifiziert wurden, um die Geschwindigkeit des Alterns zu kontrollieren, erwiesen sich als evolutionär konserviert, was bedeutet, dass man sie auch in anderen Tieren findet. Und viele sind denen des Menschen sehr ähnlich, " Hsu sagt.

Forschungsdetails

Hsu und sein Team erschufen verschiedene Mutantenstämme von Spulwürmern, einige mit stummgesch alteten drr-2-Genen und andere, in denen das Gen überexprimiert war. Sie wollten herausfinden, ob die Inaktivierung von drr-2 für TOR wesentlich ist, um die Langlebigkeit zu beeinflussen, und fanden heraus, dass dies der Fall war. Andere neu entdeckte Gene können ebenfalls die TOR-Signalgebung beeinflussen. Aber Hsus Team hat einen vielversprechenden Hinweis für Anti-Aging-Medikamente der Zukunft gefunden: Sie konnten zeigen, dass das Absch alten der Wirkung von drr-2 allein ausreichte, um Würmer länger leben zu lassen als C. elegans vom Wildtyp, die als Kontrollen verwendet wurden.

"Es ist bekannt, dass die Verringerung der TOR-Signalgebung als Reaktion auf eine Veränderung der Umwelt oder genetische Manipulation eine Kaskade von zellulären Signalen auslöst, die das Zellwachstum, den Stoffwechsel und die Proteinsynthese verändern und das Tempo des Alterns verlangsamen, " sagt Husu."Unsere jüngsten Studien haben gezeigt, dass drr-2 eine zentrale Rolle im TOR-Signalnetzwerk spielen könnte, um die Proteinsynthese sowie die Langlebigkeit zu kontrollieren."

Zusätzliche U-M-Autoren: Tsui-Ting Ching, Alisha B. Paal, Avni Mehta und Linda Zhong, alle von der Abteilung für Geriatrie, U-M-Abteilung für Innere Medizin. Finanzierung: Ellison Medical Foundation und die National Institutes of He alth

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