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Inhalt

Preis für Grundlagenforschung

Thüringer Forschungspreis 2007 in der Kategorie "Grundlagenforschung"

"Grundlagenforschung" (II)

„Steigerung der Lebenserwartung durch oxidativen Stress"

Prof. Dr. med. Michael Ristow
Friedrich-Schiller- Universität Jena
Institut für Ernährungswissenschaften
Lehrstuhl Humanernährung



Stressfreies Leben währt nicht lang

Ihr bisheriges Image ist nicht das Beste. Sie werden verantwortlich gemacht für Alterungsprozesse und gelten als Auslöser zahlreicher schwerer Krankheiten wie Arteriosklerose, Krebs oder Alzheimer: die „reaktiven Sauerstoff-Spezies“ (engl.: reactive oxygen species, ROS). Ihre Entstehung gehört allerdings auch zum normalen Leben, als nicht vermeidbares Nebenprodukt unseres Stoffwechsels, zum Beispiel bei der Verwertung von Zucker, und als Träger der Kommunikation innerhalb der Zelle. Zuviel davon, das ist die Lehrbuchmeinung, ist schädlich für die Zellen, und wurde mit Erkrankungen wie Krebs, Diabetes und Alzheimer in Verbindung gebracht.
Durch die Arbeit von Michael Ristow muss das einseitige Bild der schädlichen ROS gründlich revidiert werden. In seinen Experimenten mit dem Modellorganismus Caenorhabditis elegans führte der „oxidative Stress“, die Erhöhung der Konzentration an ROS, zu einer deutlichen Verlängerung des Lebens.

Ausgangspunkt der Studie war die Beobachtung, dass der Verzicht auf Glukose (Traubenzucker) das Leben der Würmer entscheidend verlängert. Normaler Haushaltszucker besteht zu 50% aus Traubenzucker. So erreichten die Fadenwürmer bei normaler Nahrung ein durchschnittliches Alter von 30 Tagen. Blockierten die Forscher den Zucker-Stoffwechsel der Würmer, so überlebten diese ihre normal gefütterten Artgenossen jedoch um bis zu 40 Tage. Dass kalorienarme Ernährung das Leben verlängern kann, ist seit längerem bekannt. Die Studie aus Jena liefert erstmal eine Erklärung für dieses erstaunliche Phänomen. Eine Schlüsselrolle dabei spielen die Mitochondrien, die „Zellkraftwerke“. In diesen „Zellkraftwerken“ wird die Glukose in kleinere Moleküle zerlegt, was der Zelle Energie liefert. Fehlt es an Glukose, schalten die Mitochondrien auf andere Wege der Energiegewinnung um: Dann werden mit Hilfe von Sauerstoff vorwiegend Fette „verbrannt“. Als Nebenprodukte dieser Verbrennung entstehen ROS: um so mehr je stärker dieser Stoffwechselweg – durch den Verzicht auf Glukose – genutzt wird. Und genau das verlängert den Fadenwürmern C. elegans das Leben. ROS vermitteln anscheinend eine lebensverlängernde Eigenschaft.

Ob sich diese Beobachtungen auf den Menschen ausdehnen lassen, ist nicht bekannt. Wenn doch, hätte es weitreichende Konsequenzen für die Ernährung. Zur Zeit werden lebensverlängernden Vitaminpräparate, welche ROS blockieren sollen, vielfach eingenommen. Möglicherweise verhindern sie damit die von Michael Ristow hier erstmals beschriebene, lebensverlängernde Wirkung der ROS.


Laudatio:
Prof. Dr. med. Peter Herrlich
Professor für Molekulare Genetik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-Instituts für Altersforschung –Fritz-Lipmann-Institut e. V. (FLI)

 Laudatio zum Forschungspreis 2007 in der Kategorie "Grundlagenforschung" II
Größe: 12807 Bytes

Bilder zum Forschungsgegenstand

Abb. a): Lebenserwartungskurven des Fadenwurms C.elegans unter verschiedenen Ernährungsbedingungen: Die schwarze Kurve zeigt das Absterbeverhalten einer Gruppe unbehandelter, normalernährter Fadenwürmer, während die rote Kurve die Lebenserwartung von Würmern in Abwesenheit von Traubenzucker (Glukose) darstellt. Antioxidatien (hellblaue Kurve) haben keinen Effekt auf die Lebenserwartung von normalernährten Würmern, während der positive, lebensverlängernde Effekt der Glukoseeinschränkung durch Antioxidantien vollkommen aufgehoben wird (violette Kurve).

Abb. b): Zusammenfassung der wesentlichen Ergebnisse von Ristows preisgekrönter Forschungsarbeit: Eine Überschuß an Traubenzucker (Glukose) verkürzt die Lebenserwartung von Fadenwürmern über Aktivierung einer Kinase names aak-2/AMPK (links). Dagegen führt eine Reduktion des Glukose-Stoffwechsels zu einer gesteigerten Lebenserwartung aufgrund der Aktivierung eines Phänomens namens Mitohormesis: eine kurzfristige Steigerung von oxidativem Stress führt langfristig zu einer reaktiven Steigerung der Stressresistenz des Organismus, welches letztlich die Lebenserwartung erhöht. Die Blockade dieser kurzfristigen Steigerung des oxidativen Stress’ durch Antioxidatien blockiert diesen Effekt, und verhindert damit die Verlängerung der Lebensdauer.