Naturwissenschaftliche und medizinische Aspekte des Alterns

Prof. Dr. Christoph Bamberger, Hamburg, wird in den Publikumsmedien als erster deutscher Anti-Aging-Professor bezeichnet. Mit seiner Stiftungsprofessur koordiniert er ein fachübergreifendes Kompetenzzentrum am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, das die genetischen und biochemischen Grundlagen des Alterns erforscht. Demnach wird diese Wissenschaft als Alternsforschung, nicht etwa als Altersforschung, bezeichnet.

Was ist Altern?

Altern ist ein biochemischer Prozess, der nach der Reproduktionsphase beginnt, mit Funktionseinschränkungen aller Organe verbunden ist und zu einer zunehmenden Wahrscheinlichkeit des Sterbens führt. Vom 40. Lebensjahr an verdoppelt sich die Mortalitätsrate beim Menschen etwa alle acht Jahre.

Die durchschnittliche Lebenserwartung des Menschen hat sich seit der Steinzeit durch verschiedene kulturelle und medizinische Maßnahmen erheblich erhöht und wird voraussichtlich weiter steigen. Hiervon muss die maximale Lebenserwartung von etwa 120 Jahren unterschieden werden. Diese konnte bisher nicht erhöht werden, und es bleibt zu fragen, ob dies überhaupt ethisch vertretbar wäre. Die Alternsforschung soll daher in erster Linie verbessern, wie die Menschen altern.

Zu der Frage, warum Menschen und andere Lebewesen altern, bestehen Hunderte von Theorien. Die seriösen Konzepte lassen sich der Ungleichs-, der Telomer- und der Hormon-Theorie zuordnen, die nicht konkurrieren, sondern alle drei komplementär zueinander bedeutsam sind.

Frage nach den Faktoren: Lebensstil oder Gene?

Die Ungleichs-Theorie (auch: "Wear and Tear"-Theorie) geht von einem Ungleichgewicht zwischen zellschädigenden und zellprotektiven Faktoren aus. Diese können genetischer Natur sein oder sich aus Umwelteinflüssen und Lebensstilfaktoren ergeben. Alterungsgene beschleunigen die Umwandlung junger Zellen in alte Zellen, genetisch angelegte Schutzmechanismen wirken diesem Prozess entgegen.

Bei dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans konnte durch Inaktivierung eines einzigen Gens die Lebenszeit um 300 bis 500% verlängert werden. Sogar bei Mäusen kann durch die Manipulation nur eines Gens die Lebenszeit um 35% verlängert werden.

Dies zeigt prinzipiell das Potenzial dieses Ansatzes, doch sind Versuche an langlebigen Tieren unpraktikabel. Die signifikant kürzere Lebenserwartung von Töchtern älterer Väter und die größere Häufigkeit bestimmter genetischer Polymorphismen bei Hundertjährigen zeigen, dass auch die Alterung des Menschen genetischen Einflüssen unterliegt. Bamberger schätzt diese auf 30 bis 50% der Alterungseffekte, sodass genügend Spielraum für die Gestaltung des Lebensstils bleibe.

Umwelteinflüsse und Lebensstil prägen das Verhältnis aus freien Radikalen und Antioxidanzien, deren Effekte sich indirekt belegen lassen. So gilt ein Lebenssauerstoffverbrauch von 60 000 Liter Sauerstoff pro Kilogramm Körpermasse als Konstante bei allen Säugetieren. Wer "schneller lebt" und diesen Sauerstoff schneller umsetzt, stirbt demnach früher. Mäßiger Sport erhöht kurzfristig den Sauerstoffverbrauch, der Trainingseffekt senkt aber für die übrige Zeit den Grundumsatz und wirkt damit letztlich günstig. Leistungssport mit stundenlangem Training dürfte demnach ungünstig auf die Lebensdauer wirken.

Auch die kalorische Restriktion bei der Nahrungszufuhr wirkt demnach lebensverlängernd, weil weniger Energie verbrannt wird. Eine Reduktion um mehr als 30% führt jedoch zu Mangelerscheinungen und ist damit kontraproduktiv. Als wichtige Ernährungsmaßnahme sollten Antioxidanzien zugeführt werden. Dazu werden täglich fünf Portionen Obst oder Gemüse empfohlen. Die gezielte Ergänzung einzelner Vitamine hat die Mortalität in Studien nicht reduziert. Die natürliche Vielfalt der Antioxidanzien scheint entscheidend zu sein. Wenn eine solche Ernährung nicht praktikabel ist, böten Multivitaminpräparate die nächst bessere Alternative.

Telomere als Lebensuhr

Die zweite grundlegende Alternstheorie ist die Telomer-Theorie. Telomere sind die Enden der Chromosomen, die diese schützen, sich bei jeder Teilung verkürzen und damit ihre Schutzfunktion verlieren. Die Hayflick-Zahl, die bei etwa 50 bis 70 liegt, gibt an, über wie viele Teilungen der Schutzeffekt erhalten bleibt. Diese Tatsache dürfte das Klonen stark begrenzen, da ein neugeborener Klon genetisch bereits so alt wie seine genetisch identische "Mutter" ist. Darin liegt wahrscheinlich die Ursache für den frühen Tod des Klonschafes Dolly.

Das Enzym Telomerase verlängert die Telomere wieder und bietet damit einen theoretischen Ansatz, die Alterung zu verlangsamen. Als bahnbrechend gilt die experimentelle Erfahrung, dass Fibroblasten, die Telomerase überexprimieren, sich unlimitiert teilen, sich aber wie normale Zellen und nicht wie Tumorzellen verhalten. Die Überexprimierung von Telomerase ist daher nicht gleichbedeutend mit Krebswachstum.

Hormonwirkungen

Die dritte Alternstheorie interpretiert die Alterung als Wirkung von Hormonen. So nimmt beispielsweise die Konzentration von Dehydroepiandrosteron (DHEA), Melatonin, Wachstumshormon und bei Frauen die Konzentration von Östrogenen bei der Alterung erheblich ab. Dagegen nimmt die Ausschüttung von Cortisol im Alter sogar zu. Letztlich dürften alle diese Theorien ihre Berechtigung haben.

Durch das langfristige Überwiegen zellschädigender Faktoren über die Schutzmechanismen entstehen alte Zellen mit funktionellen Defiziten, die durch den Effekt von Hormonen teilweise kompensiert werden können. Andererseits besteht die Gefahr, dass Hormone das Wachstum von Tumoren fördern. Die kritische Verkürzung der Telomere führt letztlich zum Tod der Zellen.

Gesundes Altern

Ein Stufenplan für "gesundes Altern" sollte auf einer nicht zu kalorienreichen Ernährung mit möglichst wenigen freien Radikalen, auf regelmäßiger Bewegung und dem Meiden von Genussmitteln, insbesondere Rauchen, aufbauen. Als geeignete Vorsorge bietet sich zunehmend eine spezifische Prävention anhand individueller Risikofaktoren an. Bamberger sieht eine große Zukunft in Gentests, aus denen gezielte Präventionsmaßnahmen abgeleitet werden können. Solche Tests werden von ihm angeboten.

Je nach individueller Situation kann eine Substitution bestimmter Hormone hilfreich sein. Beim Einsatz von Hormonen sollte berücksichtigt werden, ob ein Mangel nachgewiesen wird und zu nennenswerten Symptomen führt und ob individuelle, möglicherweise genetisch bedingte Risikofaktoren gegen den Hormoneinsatz sprechen. Dies ist stets eine individuelle Risikoabwägung, eine pauschale Empfehlung ist nicht angebracht. Eine Gentherapie erscheint dagegen heute sehr fraglich und dürfte allenfalls in ferner Zukunft vorstellbar sein.

DHEA – Hormon mit vielfältigen Effekten

In einem weiteren Vortrag beschrieb Bamberger die Funktion des Hormons Dehydroepiandrosteron (DHEA), da dies häufig im Zusammenhang mit Anti-Aging-Maßnahmen nachgefragt wird und für die Beratungspraxis in Apotheken zunehmend Bedeutung bekommen dürfte. DHEA ist das Steroidhormon, das beim Menschen in der weitaus höchsten Konzentration vorliegt, die jedoch im Alter um bis zu 95% absinkt.

Bei einer möglichen Substitution wird die biologisch aktive Form DHEA gegeben, gemessen wird aber die Speicherform DHEA-Sulfat (DHEAS), die eine viel längere Halbwertszeit aufweist. Dem DHEA wird eine Wirkung als Anti-Stresshormon zugeschrieben. Es wirkt wahrscheinlich vorwiegend über seine Metaboliten, dies sind insbesondere Östrogene und Testosteron. Diese werden überwiegend im gegengeschlechtlichen Sinne gebildet, d. h. Frauen bilden Testosteron und Männer Östrogene.

Daher ist die Gabe von DHEA kein Ersatz für eine Substitution der geschlechtsspezifischen Hormone. Aus dem gleichen Grund ist DHEA weder als primäre Therapie bei isolierten sexuellen Funktionsstörungen noch zum Aufbau von Muskelmasse angezeigt. DHEA kann aber auch nicht durch die Gabe der gegengeschlechtlichen Hormone ersetzt werden, da es nur ein Angebot an die Zellen darstellt, diese Hormone bei Bedarf zu synthetisieren.

Als potenzieller Effekt von DHEA gilt die Verbesserung des Befindens, der Sexualität und der kognitiven Funktionen. Außerdem wirkt es immunstimulierend, was die höhere Infektanfälligkeit älterer Menschen erklären könnte. In Verbindung mit einer Diät und Bewegung unterstützt es das Abnehmen, aber es ist kein "Fatburner", wie in der Werbung teilweise behauptet wird. In Tierversuchen verbessert es die Glucosetoleranz, wirkt antiatherogen und antitumoral. Bei Mäusen, die physiologischerweise fast kein DHEA bilden, wirkt es lebensverlängernd wie eine kalorienreduzierte Kost.

DHEA substituieren oder nicht?

Es gibt keine definierte Erkrankung, bei der DHEA als Monotherapie erfolgreich wirkt. In Studien wurden die erwarteten Wirkungen primär bei Menschen gezeigt, die einen nachgewiesenen DHEA-Mangel haben. Bei älteren Menschen wurde eine Verbesserung der Haut, bei Frauen Verbesserungen der Sexualität und der Knochendichte beobachtet. Zudem werden psychologische Parameter signifikant verbessert, d. h. die Patienten sind weniger depressiv.

Bamberger empfiehlt daher den Substitutionsversuch, wenn ein DHEA-Mangel mit subjektiv belastenden Symptomen, beispielsweise bei einer typischen "Midlife-Crisis", verbunden ist. Die Dosierung sollte bei Frauen zwischen 10 und 25 mg pro Tag liegen, um androgenbedingte Nebenwirkungen zu vermeiden. Bei Männern sind 25 bis 50 mg pro Tag angebracht. Nur wenn sich die Symptome unter der Therapie bessern, besteht eine Indikation.

Über Langzeiteffekte sind keine Aussagen möglich. Da DHEA in Deutschland für keine Indikation zugelassen ist, kann es nur im Rahmen eines individuellen Heilversuches mit importierten Arzneimitteln, beispielsweise aus den Niederlanden oder den USA, eingesetzt werden. Bamberger warnte nachdrücklich vor den zahlreichen Arzneimittelfälschungen, die teilweise überhaupt kein DHEA oder ganz andere als die deklarierten Mengen enthalten. Es sollten nur Produkte seriöser Hersteller bezogen werden.

Alterung der Haut

Welche Effekte der Alterungsprozess auf die Haut hat, beschrieb Dr. Thomas Blatt, Hamburg. Intrinsische Effekte, wie die genetische Ausstattung, Energiedefizite in den Zellen und zufallsbedingte Ereignisse, führen zu feinen Falten der Haut. Dagegen entstehen tiefe Falten und Pigmentierungsstörungen durch extrinsische Effekte wie das Sonnenlicht, andere Radikalquellen und unzureichende Pflege. Gemeinsam prägen diese Effekte das Erscheinungsbild der reifen Haut.

Alte Haut ist wesentlich dünner als junge Haut. Die Papillen der Dermis wölben sich nicht mehr in die Epidermis. Dadurch verringert sich die gemeinsame Trennfläche zwischen Dermis und Epidermis, die Epidermis wird schlechter ernährt, und aufgrund der geringeren Verzahnung der Hautschichten entstehen die äußerlich sichtbaren Falten.

Im Alter nehmen sowohl der hauteigene Oxidationsschutz als auch die Collagenbildung ab. Alte Haut ist anfälliger für oxidativen Stress und reagiert auf gleiche Noxen empfindlicher als junge Haut. Außerdem ist die Mitochondrienfunktion in alter Haut reduziert.

Hautschutzwirkstoffe

Die Hautalterung wird beispielsweise durch den Vergleich von Zellkulturen junger und alter Spender erforscht. Zur Objektivierung der Hautalterung und Erforschung geeigneter Arznei- und Pflegemittel stehen zudem zahlreiche nicht-invasive Tests an Probanden zur Verfügung, beispielsweise die Laser-Scanning-Mikroskopie und die Faltenvermessung über die Ablenkung von Lichtstreifen.

Bei Tests potenzieller Hautschutzwirkstoffe wird stets die vorzeitige Hautalterung untersucht, insbesondere unter Einfluss von UV-Licht. Dies gilt als Modell für die natürliche Alterung, die bei den Tests nicht abgewartet werden kann. Als Beispiel für eine hautprotektive Substanz stellte Blatt das Coenzym Q10 vor. Dies ist in alter Haut in deutlich geringerer Konzentration als in junger Haut vorhanden.

Gemäß den präsentierten Untersuchungen stabilisiert es in vitro und in vivo die Mitochondrienfunktion, reduziert die Größe der Korneozyten und stimuliert die Synthese von Hyaluronsäure. Außerdem wurde in vivo eine Verminderung der Faltentiefe gezeigt. Demnach dürfte topisch angewendetes Coenzym Q10 einen protektiven Effekt gegenüber der vorzeitigen Hautalterung haben.

Hyaluronsäure – Naturstoff und Kosmetikum

Dr. Helmut Neuland, Kronberg, stellte die große Bedeutung der Hyaluronsäure für die Funktion der extrazellulären Matrix vor. In vielzelligen Lebewesen hat die extrazelluläre Matrix grundlegende Bedeutung für das Zusammenspiel der Zellen und ist keineswegs ein inaktives Gerüst. Ihre Funktion und ihre unterschiedliche Festigkeit wird insbesondere durch Kollagenfasern, Multiadhäsionsmatrixproteine, hochviskose Proteoglykane und Hyaluronsäure geprägt.

Hyaluronsäure ist ein langes, negativ geladenes Polysaccharid, das viskose hydratisierte Gele ausbildet. Sie behindert die Anheftung zwischen Zellen und erleichtert die Zellwanderung, wenn sie an spezifische Rezeptoren gebunden ist. Hyaluronsäure wird insbesondere in der Orthopädie zur Behandlung der Arthrose eingesetzt. Sie schützt die Knorpeloberfläche, verbessert die Gelenkschmierung und Beweglichkeit und normalisiert die Proteoglykanmatrix.

Im Rahmen kosmetischer Behandlungen wird Hyaluronsäure zur Unterspritzung von Falten eingesetzt. Neuland führte einen Film vor, der diesen Vorgang veranschaulichte und im Auditorium weitgehend auf eine ablehnende Haltung gegenüber diesem Verfahren stieß. Die Unterspritzung wurde als unangenehmer Eingriff empfunden, der zudem mit einem Infektionsrisiko verbunden ist und durch den kosmetischen Erfolg kaum zu begründen sein dürfte.

Gesund altern durch gute Entgiftung

Dr. Frank Liebke, Hamburg, stellte einen weiteren Aspekt des erfolgreichen Alterns dar, die Widerstandsfähigkeit gegenüber Giften aus der Umwelt. Wie gut die "Entgiftung" des Körpers gelingt, hängt wesentlich von der individuellen genetisch bedingten Enzymausstattung ab. Eine wichtige Bedeutung dürfte auch die Dauer des Schlafes haben, denn in der Literatur wird Schlafen als das beste Antioxidans bezeichnet.

Liebke empfiehlt daher mindestens sieben bis acht Stunden Schlaf pro Tag. Außerdem sichert Bewegung den Erhalt der für die "Entgiftung" wichtigen Mitochondrien. Unter den vielen natürlichen Prinzipien, die eine "Entgiftung" stärken sollen, empfiehlt Liebke aufgrund seiner Erfahrungen die Süßwasseralge Chlorella pyrenoidosa (syn. C. vulgaris).

Diese einzellige Grünalge hat einen sehr hohen Chlorophyllgehalt. Ihre Kolonien sind tiefgrün gefärbt. Sie wird hauptsächlich in Japan als Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt und enthält eine Fülle sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe. Möglicherweise bindet sie Giftstoffe im Dünndarm auf ähnliche Weise wie Colestyramin und entzieht sie damit einer Rückresorption.

Der Alge werden aufgrund empirischer Erfahrungen zahllose günstige Effekte zugeschrieben. In der Diskussion konnte Liebke allerdings keine überzeugenden Gründe anführen, warum die Kombination der Inhaltsstoffe dieser Alge einer gemischten Kost aus anderen Pflanzen überlegen sein soll.

Aktive Lebenszeit als Zielgröße

Wie die anderen Referenten betonte auch Prof. Dr. Wolfgang von Renteln-Kruse, Hamburg, die Frage, wie die Menschen altern, sei entscheidend. Erfolgreiches Altern bedeute, im Alter ein hohes Selbsthilfepotenzial zu haben und am öffentlichen Leben teilzunehmen. Als Indikatoren für erfolgreiches Altern bieten sich die Konzepte der Disability-free Life Expectancy (DFLE) oder der Active Life Expectancy (ALE), die die aktiven Lebensjahre (anstelle aller Lebensjahre) zählen, an.

Aussagekräftige Messkriterien für die funktionelle Kompetenz alter Menschen sind das Aufstehen vom Stuhl, die Armkraft, Seh- und Hörvermögen und die Angst. Die dominierenden Krankheitsbilder in der Geriatrie sind Demenz, Schlaganfall, Skeletterkrankungen und die Folgen von Stürzen. Daraus ergeben sich die wesentlichen Ursachen für Pflegebedürftigkeit und funktionelle Beeinträchtigungen. Von Renteln-Kruse bedauerte, dass in Deutschland zu wenig für die Prävention getan werde. Prävention könnte wesentlich zu erfolgreichem Altern beitragen und damit auch die finanziellen Belastungen der Gesellschaft durch Pflegebedürftigkeit reduzieren.

Erwartungen für die Zukunft

Über die künftige Entwicklung der Morbidität alter Menschen bestehen unterschiedliche Theorien. Nach der Theorie der "Kompression der Morbidität" nimmt die Morbidität ab, während die Lebensdauer wächst, d. h. die Phase der Morbidität wird komprimiert. Nach der entgegengesetzten Theorie steigt die Lebenserwartung schneller als der Gewinn an Gesundheit. Höhere Morbidität wäre dann der Preis für das Altern.

Von Renteln-Kruse vertritt eine dritte These, nach der sich ein dynamisches Gleichgewicht bildet. Dies wird durch epidemiologische Untersuchungen gestützt, nach denen die derzeit alten Menschen gesünder sind, als es Menschen in diesem Alter früher waren. Allerdings bilden die alten Menschen eine sehr heterogene Gruppe. Biologisches und kalendarisches Alter können erheblich differieren.