Wenn wir älter werden, ist eines der Anzeichen dafür, dass unsere Haare grau werden. Denn die Aktivität der melaninproduzierenden Zellen nimmt mit zunehmendem Alter ab. Der Farbstoff Melanin, der dem Haar normalerweise seine Farbe verleiht, wird nicht mehr produziert und das Haar wird grau. Hautzellen werden auch mit zunehmendem Alter weniger aktiv und produzieren weniger Kollagen und Elastin. Dadurch wird die Haut weniger stabil und weniger flexibel: Falten bilden sich. Beide Alterserscheinungen sind also auf eine zunehmende Inaktivität der Zellen zurückzuführen. Aber was steckt dahinter?
Telomere schützen unser Erbgut
Eine der Grundlagen unseres Lebens ist die Zellteilung. Es ermöglicht unser Wachstum und regeneriert unsere Organe oder verletztes Gewebe im Laufe unseres Lebens. Jede Zelle enthält unser Erbgut in Form von Chromosomen, die Informationen für Proteine kodieren. Diese Biomoleküle wiederum ermöglichen es der Zelle, ihre Funktionen auszuführen.
Damit sich eine Elternzelle teilen kann, muss zunächst ihr Chromosomensatz verdoppelt werden, um ihn dann auf die beiden Tochterzellen verteilen zu können. Allerdings geht bei jeder Kopie des Chromosoms eine kleine Menge DNA verloren. Dieser Verlust lässt sich aber gut verkraften, denn die wichtigen Abschnitte unseres Erbguts werden durch die sogenannten Telomere vor dem Abbau geschützt.
Diese bestehen aus kurzen, sich wiederholenden DNA-Abschnitten, die nicht für Proteine kodieren und wie eine Art Schutzkappe auf den Enden der Chromosomen sitzen. So verhindern sie, ähnlich wie die Plastikkappen von Schnürsenkeln, dass unser Erbgut ausfranst oder gar abgebaut wird.
Menschliche Chromosomen (grau) mit weiß markierten Telomeren an den Enden.
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Wenn Zellen an ihre Grenzen stoßen
Allerdings werden mit jeder Zellteilung auch die Telomere etwas kürzer, so dass nach einer gewissen Anzahl von Teilungen die Telomere „aufgebraucht“ sind und die Enden der Chromosomen freigelegt sind. Bereits in den 1960er Jahren entdeckte der amerikanische Altersforscher Leonard Hayflick, dass sich Zellen nur etwa 50-mal teilen können. Hat die Zelle das sogenannte Hayflick-Limit erreicht, senden die nun ungeschützten Chromosomenenden Signale aus, die die Zelle daran hindern, sich weiter zu teilen.
Je älter wir werden, desto mehr dieser sogenannten seneszenten Zellen sammeln sich in unserem Körper an. Diese können einerseits Entzündungen auslösen, verhindern aber auch, dass sich bestimmtes Gewebe regenerieren kann. Dadurch nimmt der Gewebeverlust zu, Organe funktionieren nicht mehr so gut und die Entstehung bestimmter Krankheiten wird gefördert: Wir altern.
Dies ist jedoch nur ein Teil des komplexen und vielschichtigen Prozesses, der unsere Alterung verursacht. Denn unsere Zellen werden im Laufe des Lebens durch viele weitere Faktoren wie aggressive Sauerstoffverbindungen, UV-Strahlung oder die Häufung von Mutationen geschädigt. An zu kurzen Telomeren stirbt also niemand direkt, aber ihr Schrumpfen und die damit verbundene Alterung der Zellen kann Krankheiten verursachen und damit den Alterungsprozess beschleunigen.
Die Telomerlänge gibt Auskunft über das biologische Alter
Auch der Lebensstil kann die Verkürzung der Telomere beschleunigen. Als negative Einflussfaktoren haben Forscher beispielsweise Stress, Rauchen, Ernährung oder Bewegungsmangel identifiziert. So können Personen, die genau das gleiche chronologische Alter haben, dennoch unterschiedlich gealtert sein. Die Telomerlänge gilt als Marker für das biologische Alter.
Tatsächlich gibt es auch ein Enzym, das die Enden der Chromosomen wieder verlängern kann. Beim erwachsenen Menschen ist diese sogenannte Telomerase jedoch nur in Stamm- und Keimzellen aktiv, während sie in normalen Körperzellen nach der Kindheit meist vollständig inaktiviert wird. Aber es gibt eine Ausnahme: Krebszellen. In diesen Zellen wird die Telomerase meist durch eine Mutation reaktiviert und sorgt dafür, dass sich Zellen unbegrenzt teilen und Zellhaufen unkontrolliert im Körper vermehren können.