Mit zunehmendem Alter verliert der Darm allmählich seine Fähigkeit, sich nach einer Schädigung zu regenerieren. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Altersforschung – Fritz Lipmann Institut (FLI) in Jena und der Universität Turin hat nun herausgefunden, dass Polyamine, kleine Moleküle, die natürlicherweise im Körper produziert werden, dabei eine entscheidende Rolle spielen können. Durch die gezielte Aktivierung des Polyaminstoffwechsels vor einer Schädigung konnten die Forscher die Regenerationsfähigkeit alternder Darmzellen in einem Mausmodell wiederherstellen. Ein neuer potenzieller Ansatz zur Behandlung altersbedingter Gewebeschäden.

Die Forschenden fanden heraus, dass während der Regeneration des Dünndarms alter Mäuse das Gleichgewicht der Proteinhomöostase (Proteostase) – das feine Gleichgewicht zwischen Proteinsynthese, -faltung und -abbau – gestört wird. Infolgedessen sammeln sich in alten Darmzellen fehlerhafte oder „defekte” Proteine an, während sie versuchen, Gewebeschäden zu reparieren. Diese Anhäufung löst zellulären Stress aus, der wiederum die Fähigkeit der Zellen zur effektiven Regeneration beeinträchtigt.

„Durch die Analyse von Proteinen und Metaboliten im Darmgewebe und durch Experimente, die zeigen, wie sich der Darm nach einer Schädigung durch 5-Fluorouracil (ein Chemotherapeutikum) erholt, konnten wir feststellen, dass die verminderte Regenerationsfähigkeit älterer Darmzellen keine unvermeidliche Folge des Alterns ist. Vielmehr steht sie in direktem Zusammenhang mit einer Störung der Proteostase“, erklärt Dr. Ori.

Polyamine als Schlüssel zur Regeneration

Ein Vergleich der Regenerationsfähigkeit junger und alter Mäuse zeigte, dass nach einer Schädigung typische Anzeichen von Proteostase-Stress und erhöhte Polyaminwerte nur im gealterten Darm zu beobachten waren. Polyamine wie Spermidin und Putrescin sind kleine, positiv geladene Moleküle, die an vielen zellulären Prozessen beteiligt sind, darunter Zellwachstum, Zellproliferation und Proteostase-Regulierung.

In den Experimenten wurde festgestellt, dass alte Mäuse speziell nach einer Darmschädigung den Polyaminspiegel erhöhten, wahrscheinlich um die Proteinhomöostase zu verbessern und der entstandenen Schädigung entgegenzuwirken. „Wenn der Polyaminstoffwechsel aktiviert wird, beispielsweise durch Ernährungsinterventionen oder direkte orale Supplementierung, verbessert sich die Proteinhomöostase und die Regeneration des Darmepithels wird wieder beschleunigt“, berichten Dr. Alberto Minetti und Dr. Omid Omrani, die Hauptforscher der Studie. „Unsere Daten deuten darauf hin, dass der alternde Darm auf molekularer Ebene weiterhin reparaturfähig ist und nur den richtigen molekularen Auslöser benötigt, um seine Regenerationsfähigkeit wieder in Gang zu setzen.“

Original Paper:

Polyamines sustain epithelial regeneration in aged intestines by modulating protein homeostasis | Nature Cell Biology

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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