Der menschliche Organismus ist als Forschungsgegenstand ein hoch komplexes Netzwerk mit vielfältigen Interaktionen, alternsbedingten Veränderungen der biologischen Moleküle und den etwa 25.000 menschlichen Genen in einem noch weit größeren Netzwerk aus Proteinen. Eines der wichtigsten Ziele ist, die Wechselwirkungen innerhalb dieser Netzwerke zu verstehen und nicht nur die Alterung der einzelnen Zellen zu betrachten. Hierauf baut die Vision von CECAD auf, alternsassoziierten Erkrankungen in Zukunft wirksam begegnen zu können.
Was geschieht im Körper, wenn er altert?
Einer der zentralen Mechanismen, die häufig im Alter gestört sind, ist die Funktion der Mitochondrien. Funktionierende Mitochondrien sind essenziell für die Lebensfähigkeit eines jeden Organismus. In diesem Funktionsprozess entstehen aber auch freie Sauerstoffradikale, die die Zellen schädigen und nach einer ganzen Fehlerkette zur Entstehung von neurodegenerativen Erkrankungen führen können.
Ein weiterer zentraler Mechanismus ist die Auswirkung von DNA-Schäden auf den Organismus. Altern bedeutet die Abnahme oder den Verlust der Funktionsfähigkeit von Zellen in Geweben und Organen, weil sich DNA-Schäden immer mehr anhäufen. Diese Schäden können sich in jeder Art von Zellen ansammeln und dort z.B. zur Entstehung von Krebs führen.
Nicht nur DNA-Schäden, sondern auch Proteinaggregate sammeln sich an. Im Alter lassen die Qualitätskontrollmechanismen der Zelle nach. Fehlerhafte Proteine akkumulieren und sind potentieller Auslöser von neurodegenerativen Erkrankungen oder führen zu Degeneration anderer Organe. Im Fokus der CECAD Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stehen daher die Prozesse, die zum Verlust der Qualitätskontrollmechanismen führen.
Auch an der Zellmembran bildet sich der Alterungsprozess ab. Zellmembranen bestehen großteils aus Lipiden (Fetten), deren Zusammensetzung sich im Alter verändert. Die Membranen werden steifer, unter anderem dadurch lässt die Fähigkeit der Zelle zur Abwehr von Krankheitserregern nach. Das ist einer der Gründe, warum ältere Menschen häufiger an Infektionskrankheiten leiden.
Die altersabhängigen Veränderungen des Zellstoffwechsels lösen Entzündungsreaktionen aus. Sie sind Mittler zwischen zellulärem Stress und Gewebeschäden, sie beeinflussen durch die Störung einzelner Zellen das Stoffwechselgleichgewicht eines ganzen Gewebes. Entzündliche Prozesse nehmen damit eine zentrale Rolle in der Entwicklung von altersassoziierten Krankheiten ein.
Von hoher gesellschaftlicher Relevanz ist auch die Erforschung von Diabetes und Übergewicht. Im Gehirn werden Stoffwechselprozesse reguliert. Geraten diese Prozesse durch fehlerhafte Signale auf molekularer Ebene aus der Balance, wirkt sich das auf den Fett- und Zuckerstoffwechsel im Körper aus. Eine zentrale Funktion haben dabei die beiden Hormone Leptin und Insulin. Sie regulieren Stoffwechsel-Mechanismen, die ein gesünderes Altern ermöglichen und die Lebensspanne erhöhen können.