Was sind die Kennzeichen des Alterns? Teil 3 (29 Studien)

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Mitochondriale Dysfunktion – gealterte Mitochondrien können nicht mehr richtig funktionieren

„Die „erworbene Mitochondriendysfunktion“ wird mit der Entwicklung chronischer Entzündungen, chronischer Erkrankungen und einem vorzeitigen Alterungsprozess in Verbindung gebracht.“ – Dr. Wittke

Mitochondriale Dysfunktion ist eine der Hauptursachen des Alterns, wie in den Hallmarks of Aging beschrieben. ¹
Mit zunehmendem Alter verlieren Mitochondrien ihre Fähigkeit, Zellenergie bereitzustellen und reaktive Sauerstoffspezies freizusetzen, die Zellen schädigen.

Was sind Mitochondrien?

Mitochondrien, die oft als Kraftwerke der Zellen bezeichnet werden, fungieren wie Miniaturfabriken und wandeln die Nahrung, die wir essen, in nutzbare Energie in Form einer Chemikalie namens Adenosintriphosphat (ATP) um. ²
ATP liefert Energie, um eine Vielzahl von zellulären Prozessen anzutreiben, wie z. B. Muskelkontraktion, Ausbreitung von Nervenimpulsen und Proteinsynthese. ATP ist allen Lebensformen gemeinsam und wird oft als „molekulare Währungseinheit“ des intrazellulären Energietransfers bezeichnet.

Interessanterweise sind die Mitochondrien nicht als Teil des mehrzelligen Lebens entstanden; sie sind blinde Passagiere in unseren Zellen und haben ihre eigene, einzigartige DNA, die von unserer eigenen getrennt ist. Es wird allgemein angenommen, dass sie sich mit einem sehr frühen Vorfahren allen mehrzelligen Lebens zu einer symbiotischen Beziehung zusammengeschlossen haben. ³
Mitochondrien werden mit zunehmendem Alter funktionsuntüchtig und weisen eigene (wenn auch ähnliche) Formen von Schäden auf.

Wie kommt es zu Funktionsstörungen der Mitochondrien?

Mit zunehmendem Alter durchlaufen unsere Mitochondrien Veränderungen, die ihre Fähigkeit beeinträchtigen, uns mit chemischer Energie zu versorgen, während sie die Freisetzung schädlicher reaktiver Sauerstoffspezies verursachen, die DNA-Mutationen verursachen können, die zu Krebs führen und sogar die Proteostase schädigen. ⁴
Reaktive Sauerstoffspezies treiben auch Muskelschwäche, ein weiter schwelendes Maß an Hintergrundentzündung (Entzündung) und die damit verbundene Knochenschwäche, seneszente Zelllast und Immunsuppression im Alter voran. ^{5 6}
Mitochondrien älterer Menschen sehen sogar anders aus; sie schwellen an, während ihre Anzahl abnimmt, und können sich in ihrem dysfunktionalen Zustand nicht so schnell ersetzen. ⁷

Diese Probleme sind jedoch nicht alles, was reaktive Sauerstoffspezies verursachen können; sie können auch Mutationen in der mitochondrialen DNA verursachen. ⁸
Während einige Studien darauf hindeuten, dass dieser Schaden nicht direkt verursacht wird ¹⁰, muss daran erinnert werden, dass reaktive Sauerstoffspezies genau die Proteine schädigen können, die die Reproduktion von Mitochondrien kontrollieren und durch Erweiterung zusätzliche Fehler in die Kopien einführen würden. ⁴

Während die meisten dieser Probleme durch Qualitätskontrollmechanismen in der Zelle erkannt werden, was dazu führt, dass beschädigte Mitochondrien durch einen Prozess namens Mitophagie zerstört werden, werden diese Systeme mit zunehmendem Alter immer weniger effektiv, nehmen an Aktivität ab und lassen schließlich Fehler zu durch. ¹⁰
In manchen Fällen ist das nicht so schlimm; Jede Zelle enthält eine große Anzahl von Mitochondrien, sodass zehn oder sogar einige hundert Mutationen kein Problem darstellen. Einige dieser Fehler können jedoch dazu führen, dass die dysfunktionalen Mitochondrien länger überleben als gesunde Mitochondrien. Auf diese Weise bauen sich einige Arten von dysfunktionalen Mitochondrien auf und werden schließlich häufiger als gesunde. ¹¹

Darüber hinaus nehmen mit fortschreitendem Alter die NAD+-Spiegel in menschlichen Zellen ab, was zu einem Zusammenbruch der Kommunikation zwischen dem menschlichen Zellkern und der mitochondrialen DNA führt, was wiederum zu einer verringerten Energieproduktion und einer erhöhten Produktion reaktiver Sauerstoffspezies führt. ¹²

Wie wir unsere Mitochondrien unterstützen können?!

Die Unterstützung der mitochondrialen Gesundheit hängt von den Entscheidungen ab, die Sie jeden Tag für Ihre Gesundheit und Ihr Wohlbefinden treffen. Diät und Ernährung, Schlaf, Bewegung und Entgiftung sind die Hauptpfeiler, um sowohl Ihre Mitochondrienarmee zu vergrößern als auch die Mitochondrienfunktion zu fördern.

Diät und Ernährung

Ihre Ernährung ist immer einer der größten, wenn nicht sogar der größte Faktor für die Erhaltung Ihrer Gesundheit. Für die Mitochondrien ist eine gesunde Fettaufnahme besonders wichtig, um die Mitochondrienmembran zu erhalten, die hauptsächlich aus den Phospholipiden Phosphatidylethanolamin (PE) und Cardiolipin besteht.
PE hat zwei Fettsäureschwänze und Cardiolipin hat vier – was noch mehr der essentiellen Fettsäuren erfordert, die wir in Nahrungsquellen wie rohen Nüssen und Samen, Avocado und fettem Fisch finden.

Bei gesunden Fetten ist es am wichtigsten, sich bewusst zu sein, dass sie nicht oxidiert werden, wodurch gesunde Öle für unseren Körper giftig werden. Diese Toxizität ist allgegenwärtig in industriellen Samenölen wie Raps-, Baumwollsamen- und sogar Sonnenblumenöl, das in verarbeiteten Lebensmitteln verwendet und als Speiseöl verkauft wird. Machen Sie keinen Fehler, diese überhitzten, ranzigen Öle sind entzündlich und schädlich für Ihre Mitochondrien.

Bauen Sie bessere Schlafgewohnheiten auf

Sieben bis neun Stunden Schlaf pro Nacht sind entscheidend, um unserem Gehirn zu helfen, den Stoffwechselabfall aus dem täglichen Zellbetrieb zu entgiften und zu entfernen. Insbesondere entgiftet es Beta-Amyloid, den Hauptbestandteil von Alzheimer-Plaques, das in kleinen Mengen tatsächlich hilfreich für das Gehirn ist.
Aber wenn wir zu wenig Schlaf bekommen und der Körper Beta-Amyloid nicht richtig entsorgen kann, schädigt es unter anderem die Mitochondrien im Gehirn. Dies kann dann zu Lern- und Gedächtnisverlusten und schließlich zu Demenz führen. ¹³
Stellen Sie sicher, dass Sie nachts ein schwaches und weiches Licht verwenden, vermeiden Sie stressige Aktivitäten vor dem Schlafengehen (E-Mails abrufen, Nachrichten ansehen, stressige Fernsehsendungen oder Filme) und bereiten Sie sich mit einer beständigen Schlafenszeitroutine auf das Schlafengehen vor (Zähneputzen, Dehnen, Lesen eines Buches usw.) und der Versuch, jede Nacht zur gleichen Zeit ins Bett zu gehen, kann Ihren Körper trainieren, konsequent einzuschlafen und eine bessere Schlafqualität zu bekommen.

Tägliche Bewegung

Forschungen zu Mitochondrien in Skelettmuskeln zeigen, dass Bewegung zu einer Zunahme der Mitochondrien um bis zu 40 Prozent führen kann. ¹⁴
Der Schlüssel zum Training liegt darin, zu erkennen, wann es unterstützend ist und wann es nur ein weiterer Stressfaktor für den Körper ist. Jeden Tag harte Trainingseinheiten ohne Pausen zu machen, ist für Ihre Mitochondrien genauso schädlich wie jedes andere Toxin.
Aber richtig gemacht und mit viel Ruhe kann die Kräftigung Ihrer Muskeln durch Krafttraining dazu beitragen, die Mitochondrienproduktion und -effizienz im Laufe der Zeit zu steigern.
Wenn das anfangs zu anstrengend ist, können funktionelle Bewegungen wie Gehen, Tanzen und Yoga ähnliche Vorteile in geringerem Umfang bieten.

Kalorienrestriktion

Wie Sie bereits wissen, baut sich der Körper neue Mitochondrien, wenn er nicht genügend Energie herstellen kann beziehungsweise der Energiebedarf steigt. Durch Kalorienrestriktion können wir diesen Energiemangel wunderbar künstlich herstellen.

In einer großen Beobachtungsstudie wurden die Einwohner in Okinawa, Japan untersucht. Man wollte herausfinden, warum die Menschen dort so lange leben. Denn das Besondere an dieser Region ist, dass dort vier- bis fünfmal so viele Hundertjährige leben wie in anderen Industriestaaten.

Während dieser Beobachtungsstudie hat man herausgefunden, dass die Anwohner rund 20% weniger Kalorien zu sich nahmen als im restlichen Japan.

Man fand bei diesen Menschen häufiger Langlebigkeits-Gene. ¹⁵

Eine Vermutung ist, dass sie durch die Kalorienrestriktion aktiviert werden und unter anderem an der Produktion neuer Mitochondrien beteiligt sind.

Die besten mitochondrialen Nahrungsergänzungsmittel

Einige mitochondriale Nahrungsergänzungsmittel mit bewiesener Wirkung umfassen: ^{16 17}

• Coenzym Q10
• L-Carnitin
• Vitamin B-Komplex
• Pyrrolochinolinchinon (PQQ)
• Alpha-Liponsäure
• N-Acetylcystein (NAC)
• Nicotinamidadenindinukleotid (NAD+)
• Polyphenole

Gestörte Nährstofferkennung – die Zellen reagieren weniger empfindlich auf den nährstoffgehalt im Körper

„Die Nährstofferkennung ist die Fähigkeit einer Zelle, Brennstoffsubstrate wie Glukose sowie Fette zu erkennen und darauf zu reagieren.“

Mehrere nährstoffempfindliche Wege regulieren die Aufnahme, um genau die richtige Menge an Nährstoffen bereitzustellen. Eine verringerte Nährstoffaufnahme kann die Zellalterung verringern, da sie die Akkumulation von Schäden durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) verlangsamt.

Ernährungseinschränkung /Kalorieneinschränkung, die zu einer verlangsamten Seneszenz führt, hat als Methode zur Zähmung des Alterns Faszination, Interesse und Forschung in der biomedizinischen Welt geweckt. Mit zunehmendem Alter nimmt auch die Nährstoffwahrnehmung ab, was wiederum die Zellen altern lässt. Das ist etwas paradox. ¹⁹

Forscher schlugen in ihrem bescheidenen Versuch, dieses Paradoxon zu entschlüsseln, vor, dass die IIS-Heruntermodulation eine Abwehrreaktion darstellt, die darauf abzielt, das Zellwachstum und den Zellstoffwechsel in der Aussicht auf systemische Schäden abzuschneiden. Gemäß ihrer Theorie haben Arten mit konstitutiv verlangsamtem IIS-Weg eine längere Lebensdauer. ¹⁸

Die bisher generierten Beweise deuten stark darauf hin, dass eine verminderte Nährstoffsignalisierung zu einer Verlängerung des Lebenszyklus einer Zelle führt. Anabole Signale (Signale im Zusammenhang mit der Bildung von Nährstoffen) führen zu einer Abnahme der Funktionsreserve einer Zelle und beschleunigen die Alterung. Die deregulierte Nährstofferfassung ist ein antagonistisches Kennzeichen der Zellalterung und stellt eine Reaktion auf Schäden dar.

Die verschiedenen Arten von Fett, die beim Umgang mit der Nährstofferfassung von Bedeutung sind, sind:

• Freie Fettsäuren
• Viszerales Fettgewebe
• Gesamtkörperfett

Muskel und Leber sind die Hauptwirte für die Produktion von Nährstoffmetaboliten und spielen daher eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Nährstoffwahrnehmung. Die mit diesen Organen verbundenen Hauptprozesse können wie folgt zusammengefasst werden:

Es gibt 4 Wege, die ausführlich erforscht wurden, um das Altern im Lichte der deregulierten Nährstoffwahrnehmung zu untersuchen. Diese sind: ^{19 20 21}

• Insulin und insulinähnlicher Wachstumsfaktor (IGF-1) Signalweg (IIS)
• mTOR-Weg
• Signalweg mit Sirtuinen
• AMP-Kinase (AMPK)-Weg

Eine kurze Beschreibung der einzelnen Wege ist wie folgt:

Insulin und insulinähnlicher Wachstumsfaktor (IGF-1) Signalweg (IIS)

In Übereinstimmung mit der Rolle der Nährstofferkennung beim Altern hat die Veränderung des IIS-Signalwegs die Vitalität und Funktionalität einer Zelle in allen untersuchten eukaryotischen Organismen wie Würmern, Fliegen und Mäusen zuverlässig moduliert. Der IIS-Weg ist der am besten erhaltene alterungsmodulierende Weg, der in der Literatur beschrieben wird.

Das vom Hypophysenvorderlappen produzierte Wachstumshormon (GH) und sein sekundärer Mediator IGF-1  sind die Hauptbestandteile der somatotrophen Achse beim Menschen. Diese Achse ist in Hepatozyten besonders aktiv. Die intrazelluläre Kaskade, die aktiviert wird, sobald IGF-1 die Kontrolle übernimmt, ist die gleiche wie die für das Management des Glukosestoffwechsels durch Insulin und IGF-1.

Die Hauptziele des IIS – Signalwegs sind die  FOXO – Familie von Transkriptionsfaktoren und mTOR – Komplexen.²²

Eine Veränderung und Dysregulation des IIS-Signalwegs ist potenziell an verschiedenen Stellen möglich, wie:

• Genetische Polymorphismen
• Genetische Mutationen
• Funktionelle Dysregulation von GH
• Defekter IGF-1-Rezeptor
• Veränderter Insulinrezeptor
• Nicht mehr funktionierende Kontrollpunkte der nachgelagerten Kaskade
• Verminderte intrazelluläre Effektorantwort von Molekülen wie AKT, mTOR und FOXO

Die GH- und IGF-1-Spiegel fallen während des normalen Alterns mit vorzeitiger Alterung. Während ein reduzierter IIS physiologisches und beschleunigtes Altern verkörpert, erhöht ein konstitutiv heruntermodulierter IIS die Langlebigkeit.

„Es wird der Schluss gezogen, dass ein verringerter IIS-Weg bei einer Person die Verringerung von Schäden auf zellulärer Ebene hervorheben kann, indem die Glukoseansammlung im Körper verringert und somit Alterungsvorgänge verzögert werden.“

Der mTOR-Weg

mTOR steht für  mechanistic target of Rapamycin. Der mTOR-Weg befasst sich mit der Wahrnehmung einer hohen Aminosäurekonzentration.

Experten auf diesem Gebiet stehen der Rolle von Rapamycin als mechanistisches Ziel zur Modulation des Nährstoffreaktionswegs und zur wesentlichen Beeinflussung von Alterung und altersbedingten Pathologien positiv gegenüber. Sie glauben fest daran, dass es eher eine Frage des „Wann“ als des „Ob“ ist. ²³

Signalweg mit Sirtuinen

Sirtuin-Genen wurden Anti-Aging-Funktionen in Hefe, Caenorhabditis elegans und Drosophila zugeschrieben. Sie werden intensiv untersucht, um die genaue Ätiogenese der Rolle der Ernährungs- und Kalorienrestriktion beim Altern zu bestimmen.

Die Regulierung der mitochondrialen Biogenese wurde impliziert. Tatsächlich wurde die Wirkung von Resveratrol, einem mutmaßlichen SIRT1-Aktivator, bei der Bereitstellung von gesundheitlichen Vorteilen bei behandelten Mäusen durch Stimulierung der mitochondrialen Biogenese unter experimentellen Umständen nachgewiesen.

Sirtuine signalisieren Nährstoffknappheit und Katabolismus, genau im Gegensatz zu mTOR und IIS, und können somit ein Anti-Aging-Boost sein. ²⁴

AMP-Kinase (AMPK)-Weg

Das AMPK-Protein fungiert als  Stoffwechselsensor, eher wie ein qualifizierter zellulärer Haushälter, um die Energiehomöostase und die Stressresistenz zu kontrollieren. Es bremst somit die Versuche vieler schädlicher Prozesse, die Überlebensfähigkeit eines Individuums zu verringern. Der AMPK-Weg ist maßgeblich an altersbedingten Prozessen wie  mitochondrialer Dysfunktion, fehlerhafter Autophagie (Selbsttötung von Zellen) und metabolischer Deregulierung beteiligt. ²⁵

Daraus wird geschlossen, dass AMPK und Sirtuine der Wirkung von IIS und mTOR entgegenwirken sollten, um die übermäßigen metabolischen Aktivitäten und die Nährstoffreservierung abzuschalten und dadurch das Altern zu regulieren.

Wie man die Nährstoffsensorik unterstützen kann?!

Probiotika und Präbiotika

Die meisten von uns wissen, dass Probiotika gut für die Darmgesundheit sind. Probiotika sowie fermentierte Lebensmittel, die Mikroorganismen enthalten, sind nicht nur gut für die Verdauung, sondern helfen auch bei der Aufnahme von Nährstoffen. ²⁶

Die Bakterien helfen beim Abbau der Nahrungspartikel und maximieren so die Aufnahme von Nährstoffen durch den Darm. Nehmen Sie daher Probiotika wie Joghurt und fermentierte Lebensmittel wie Kimchi, Buttermilch, Gurken usw. in Ihre Ernährung auf, um die Nährstoffaufnahme zu erhöhen.

Lebensmittel wie Hülsenfrüchte, Kartoffeln und Hafer, die präbiotische Lebensmittel sind, können ebenfalls dazu beitragen, Nährstoffe aus der Nahrung aufzunehmen. Dies sind unverdauliche Nahrungsbestandteile, die als Nahrung für das Darmmikrobiom dienen. Darüber hinaus ist bekannt, dass Ballaststoffe die Aufnahme von Mineralien wie Magnesium, Eisen und Kalzium verbessern.

Kalorienrestriktion

Die Vorteile der Kalorienrestriktion für die Langlebigkeit und die Gesundheit sind allgemein bekannt. Sie ist eine der zuverlässigsten Methoden zur Vorbeugung altersbedingter Erkrankungen, da sie IIS und mTOR reduziert, aber AMPK und Sirtuine aktiviert. Die Herausforderung besteht darin, die Kalorienzufuhr um 10-30 % zu reduzieren und gleichzeitig sicherzustellen, dass der tägliche Nährstoffbedarf gedeckt wird. ²⁷
Es kann sehr schwierig sein, eine kalorienreduzierte Diät auf Dauer durchzuhalten. Daher ist es eine gute Option, ein Kalorienrestriktionsmimetikum in Betracht zu ziehen.

Bewegung und Sport

Bewegung verbraucht Energie (in Form von ATP), und der daraus resultierende Energiemangel stimuliert AMPK.

AMPK wird durch Muskelkontraktion stimuliert. Hochintensives Training erhöht die Aktivität von AMPK bei gesunden Menschen signifikant. ²⁸

Somit fördert eine regelmäßige Bewegung maßgeblich die Gesundheit im Alter und unterstützt die Nährstoffsensorik, durch einen verbesserten Stoffwechsel, signifikant.

AMPK-Aktivatoren

mTOR muss also ebenso wie IGF-1 herunterreguliert werden, um entsprechend positive Wirkungen auf das Altern hervorzurufen. Während IGF-1 (Vorhandensein von Glukose) und mTOR (Vorhandensein von Aminosäuren) Nährstoffreichtum signalisieren, melden AMPK und Sirtuine Nährstoffknappheit (Abwesenheit von Energie). Demzufolge begünstigt eine stärkere Wirkung von AMPK und Sirtuinen ein gesundes Altern.

Der AMPK-Spiegel wird beispielsweise durch Metformin gesteigert. Das Medikament ist der Shootingstar auf der Diabetesbühne und hat durch zahlreiche förderliche Wirkungen auf unseren Körper große Aufmerksamkeit erlangt. ²⁹

Des Weiteren wirkt Berberin über mehrere Mechanismen, um den Blutzucker zu regulieren sowie eine Kalorienrestriktion nachzuahmen und aktiviert die AMPK.

Auch Resveratrol, was wahrscheinlich eines der bekanntesten Langlebigkeits-Polyphenole ist, aktiviert die Sirtuine und wirkt als leistungsstarker AMPK-Aktivator.

Nachweise