Altern:
Wie ein kleiner Fisch der Forschung hilft

Ihm wachsen keine grauen Haare. Und trotzdem halten Altersforscher große Stücke auf ihn. Er ist ein Prachtgrundkärpfling, ein kleiner, bunter Fisch, der normalerweise in afrikanischen Seen lebt. Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Altersfoschung in Jena hilft er bei der Suche nach den Grundlagen des Alterns. Das Flossentier ist ein sogenannter Modellorganismus, ein genetisches und physiologisches Modell, an dem die Wissenschaftler herausfinden wollen, was den Menschen altern lässt.

Der Fisch mit dem lateinischen Namen Nothobranchius furzeri ist nur einer von vielen Modellorganismen, die im Dienste der Wissenschaft stehen. Die Altersexperten vom Leibniz-Institut arbeiten auch mit Hefezellen, Fadenwürmern und Mäusen. Allen Tieren ist gemein, dass ihr Erbgut komplett entschlüsselt ist und sie nur kurz leben.

Altersforschung im Aquarium

Was bringen die Gene eines Fisches der Altersforschung, wenn deren Zielobjekt doch eigentlich der Mensch ist? Und wenn wir auf der Suche nach den Geheimnissen des langen Lebens sind, wie nützt da ein Tier, dass gerade mal drei Monate lebt? Professor Christoph Englert vom Leibniz-Institut für Altersforschung kennt die Antworten auf solche Fragen.

„Mensch und Prachtgrundkärpfling trennt genetisch weniger, als man sich vorstellen mag“, erklärt der Biologe. Tatsächlich sind viele körperlichen Mechanismen seit Urzeiten in den meisten Wirbeltieren gleich geblieben. Sie sind konserviert, wie Wissenschaftler sagen. Und da das in bestimmten Fällen auch für Wurm und Hefezelle gilt, sind diese Organismen quasi die Stellvertreter des Menschen im Labor.

Und was bringt ihre kurze Lebensspanne? „Wir brauchen keine langlebenden Tiere, um menschliche Langlebigkeit zu erforschen“, sagt Christoph Englert. „Die kurze Lebensspanne ist praktisch, um einen ganzen Lebenszyklus in relativ kurzer Zeit beobachten zu können“. Denn um zu verstehen, was die Lebensdauer ausmacht, muss ein Organismus von der befruchteten Eizelle bis zum Tod beobachtet werden können.

Um ein Gen zu finden, dass mit seinem Produkt, dem Protein, am Altern beteiligt ist, nutzen Forscher verschiedene Stämme des Modellfisches Nothobranchius furzeri. Während die eine Fischfamilie verhältnismäßig lange lebt, sterben Mitglieder des anderen Stammes relativ schnell. Die DNA-Sequenzen der Fischfamilien müssen sich deshalb unterscheiden. Um herauszufinden, wo der Unterschied liegt, der vielleicht für die unterschiedlichen Lebensspannen verantwortlich ist, kreuzen die Wissenschaftler die Tiere. Mithilfe von markierten Chromosomen, den Trägern der Erbinformation, finden die Forscher bei kurz- und langlebigen Nachkommen die relevanten Genabschnitte. 

Was Mensch und Wurm verbindet

So fand sich auch die DNA-Sequenz, die der menschlichen Langlebigkeitsvariante FOXO3A entspricht. Das Pendant zu diesem besonderen DNA-Abschnitt, die die Kieler Forschungsgruppe „Gesundes Altern“ bei Hochbetagten fand, fiel zuerst bei einem Wurm auf. Hätten Forscher nicht mithilfe der Kreuzungsexperimente dieses beim Fadenwurm "daf-2"-genannte Gen gefunden, könnten die Kieler Wissenschaftler es nie bei ihren alten Probanden suchen.

Doch wie der Mensch, so sind auch die Labortiere vor äußeren Einflüssen nicht sicher. Was die Fische erdulden, haben die Wissenschaftler allerdings genau unter Kontrolle. Und so geben sie auch Aufschluss darüber, welche Umweltfaktoren die Lebensspanne beeinflussen. Verblüffendes kam heraus: Anscheinend ist es Stress, der Würmer, Fische und Mäuse länger leben lässt. Dabei haben die Jenaer Wissenschaftler ihren Tieren natürlich keine vollen Terminkalender präsentiert.

Verlängert Stress das Leben?

Die Fische mussten lediglich ein bißchen frieren. Die Forscher senkten die Temperatur in ihren Aquarien um wenige Grad Celsius und beobachteten, dass die Tiere später starben als erwartet. Hungernde Hefezellen lebten ebenfalls länger als ihre satten Artgenossen. Christoph Englert vermutete, dass es dieser körperliche Stress ist, der Lebensspannen verlängerte. Denn ein Organismus steigert in solchen Situationen seine Abwehr. Er ist dann bereit, mögliche Gefahren zu bekämpfen. Das wirkt anscheinend lebensverlängernd.

Und auch der verringerte Stoffwechsel, der die frierenden Fische länger leben ließ, schützte die Zellen der Tiere. Denn eine bestimmte chemische Verbindung verdächtigen Altersforscher schon lange als "Lebensverkürzer": freie Sauerstoffradikale. Sie entstehen bei fast allen Stoffwechselvorgängen und schaden in großer Zahl der Zelle. Die ist meist gegen derlei Angriffe geschützt. Steigt jedoch die Stoffwechselrate, zum Beispiel durch zu viele Kalorien im Essen, kommen die Zellen gegen den gefährlichen Sauerstoff nicht mehr an. Sie sterben und der Körper stellt nach und nach seine Funktionen ein, er altert.

Christoph Englert vermutet zudem, dass ein Verlust von Stammzellen den Alterungsprozess antreibt. Deren Zahl verringert sich nämlich, je älter man wird. So hat der Körper immer weniger dieser "Multifunktionszellen" zur Verfügung. Aus Stammzellen können sich die verschiedensten Körperstrukturen entwickeln und sie sind deshalb von enormer Bedeutung für alle Körperfunktionen. Warum sie im Alter weniger werden, wissen auch die Jenaer Forscher noch nicht.