Knochen können nicht nur das äußere Erscheinungsbild des Körpers, sondern auch den Alterungsprozess beeinflussen. Forscher, die die bekannten altersverzögernden Wirkungen körperlicher Aktivität untersuchten, stellten bei Versuchen mit Mäusen fest , dass Knochen die wahren Quellen der Jugend sein könnten: Sie setzen Proteine frei, die den Alterungsprozess verlangsamen, den Körper gesund halten und die Lebensdauer verlängern.
Die Ergebnisse zu Nagetieren, die vor kurzem veröffentlicht wurden in der Fachzeitschrift „ “ Cell Metabolism, zeigen, dass die mechanische Belastung des Skeletts – also das Ziehen und Zug und Torsion, die normalerweise bei körperlicher Bewegung und anderen physischen Aktivitäten auftreten – die kraftempfindlichen Knochenzellen, sogenannte Osteozyten, dazu veranlasst, altershemmende chemische Substanzen abzusondern. Die Forschungsgruppe verlängerte die Lebensdauer der Mäuse um fast drei Monate – was etwa neun menschlichen Lebensjahren entspricht –, allein dadurch, dass sie deren Beinknochen leicht komprimierte.
„Das Skelett ist nicht nur ein passives Gerüst, sondern ein aktives, mechanisch reagierendes Organ, das dazu beiträgt, das Tempo des Alterungsprozesses im gesamten Organismus zu bestimmen“, sagt Xiaochun Bai, einer der Leiter der Studie und Knochenbiologe an der Southern Medical University. „Wir haben erstmals die Rolle der Mechanorezeptoren in den Knochen bei der systemischen Alterung nachgewiesen.“ Die Forscher haben diesen Effekt bislang noch nicht beim Menschen bestätigt, daher bedeuten die bei Mäusen beobachteten interessanten Ergebnisse noch nicht, dass daraus eine neue Anti-Aging-Behandlung für Menschen entwickelt werden kann, betont Sundeep Khosla, Endokrinologe an der Mayo Clinic, der nicht an der Studie beteiligt war.
Jahrzehntelange Forschungen haben gezeigt, dass körperliche Bewegung und andere körperliche Aktivitäten mit einer längeren Lebenserwartung sowie mit einem verringerten Risiko für altersbedingte Erkrankungen wie Demenz, Herzerkrankungen und allgemeine Gebrechlichkeit. Experten haben jedoch noch nicht aufgeklärt, wie genau dies funktioniert. Laut Bai suchten die meisten Forscher nach Hinweisen in den Muskeln und ließen dabei die angrenzenden Knochen außer Acht, die bei körperlicher Bewegung denselben Kräften ausgesetzt sind. Khosla fügt hinzu, dass es gute Gründe für die Annahme gibt, dass Knochen eine Rolle bei der Gestaltung der gesundheitlichen Vorteile von körperlicher Aktivität spielen könnten, da frühere Studien gezeigt haben, dass Knochen die Alterung anderer Organe beeinflussen können.
Um diese Frage weiter zu untersuchen, züchteten Bai und seine Kollegen zunächst Mäuse, bei denen das PIEZO1-Gen – das für ein Protein kodiert, das es den Zellen ermöglicht, Kräfte wahrzunehmen – in den Osteozyten in jedem Lebensalter ausgeschaltet werden konnte. Anschließend schalteten sie das Gen bei 10 Monate alten Mäusen, die als mittleren Alters galten, aus. Fünf Monate später wirkten diese Mäuse älter als normale Mäuse gleichen Alters. Sie erzielten schlechtere Ergebnisse bei Gedächtnistests und hatten langsamere Reflexe. In zahlreichen Organen – unter anderem im Herzen, in der Leber, im Gehirn und in den Knochen – zeigten sich verstärkte Alterungs- und Entzündungszeichen. Im Durchschnitt starben sie 105,5 Tage früher als die Nagetiere der Kontrollgruppe, was darauf hindeutet, dass Osteozyten eine Rolle dabei spielen, wie die tägliche körperliche Aktivität den Alterungsprozess beeinflusst.
Das Forschungsteam wies zudem nach, dass die mechanische Belastung der Knochen von 20–24 Monate alten – also als alt geltenden – Mäusen mit erheblichen gesundheitlichen Vorteilen einhergeht. Die Forscher übten vier Monate lang zweimal wöchentlich mit einem Gerät leichten Druck auf beide Enden der Schienbeine der alten Nagetiere aus. Einige Monate nach der Behandlung – zu einem Zeitpunkt, zu dem die Mäuse normalerweise bereits am Rande des Todes stehen – wiesen die dem Druck ausgesetzten Nagetiere (sowohl Männchen als auch Weibchen) stärkere Knochen, schnellere Reflexe, einen wachen Geist und jugendlichere Organe als ihre normalen Artgenossen. Auch eine medikamentöse Behandlung zur Aktivierung des PIEZO1-Gens verzögerte die Zeichen des Alterns.
Die durch mechanische Belastung erzielte Verlängerung der Lebensdauer überraschte die Forscher, da eine frühere Studie an Mäusen gezeigt hatte, dass körperliche Bewegung zwar den Alterungsprozess verlangsamt, aber keinen Einfluss auf die Lebensdauer hat. In dieser Studie liefen die Mäuse jedoch lediglich auf einem Laufrad. „Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass nicht jede Art von körperlicher Aktivität, sondern speziell Übungen, die die Mechanorezeptoren der Knochen stimulieren, für ein gesundes Altern besonders vorteilhaft sein könnten“, – sagt Mei Wan, eine Forscherin im Bereich der orthopädischen Chirurgie an der Johns Hopkins University, die nicht an der Studie beteiligt war. „Insbesondere Bewegungen, die mit einer hohen mechanischen Belastung einhergehen, wie beispielsweise Gewichtheben und Krafttraining, können zusätzliche Vorteile für die Alterungsprävention bieten.“
Andere Experimente von Bais Team deuteten darauf hin, dass eine Behandlung mit mechanischer Belastung die Osteozyten dazu veranlasst, altershemmende Faktoren freizusetzen, die über den Blutkreislauf verteilt werden. Die Gruppe bestätigte frühere Berichte, wonach die Verabreichung von Blut älterer Mäuse an Mäuse mittleren Alters deren Alterungsprozess beschleunigt, zeigte jedoch auch, dass die Verwendung von Blut älterer Mäuse, die einer mechanischen Belastungsbehandlung unterzogen worden waren, diese Effekte rückgängig machte. Zudem verstärkte diese Behandlung die alterungshemmende Wirkung des jungen Blutes.
Das Team identifizierte mehrere spezifische Moleküle, die von den Osteozyten der Mäuse ausgeschüttet werden und offenbar eine doppelte Wirkung entfalten: Entweder programmieren sie die Zellen anderer Organe direkt um, sodass diese jünger werden, oder sie beeinflussen den Alterungsprozess indirekt, indem sie neu gebildete Immunzellen verjüngen.
Bai und seine Kollegen haben bereits damit begonnen, das Verhalten dieser Moleküle auch beim Menschen zu untersuchen, und haben bereits nachgewiesen, dass diese den Alterungsprozess in menschlichen Knorpelorganoiden hemmen und bei älteren Menschen sowie bei Patienten mit Osteoporose in geringerer Konzentration vorkommen. Wan mahnt jedoch zur Vorsicht, bevor versucht wird, diese Beobachtungen an Nagetieren in medizinische Therapien umzusetzen: „Es sind weitere Untersuchungen erforderlich, um festzustellen, ob mechanische Belastung den Alterungsprozess beim Menschen sicher und wirksam verlangsamen kann, insbesondere bei älteren Erwachsenen, und ob eine gezielte Beeinflussung der betreffenden Mediatoren eine alternative Therapiestrategie darstellen könnte.“
