Der Darm von Fruchtfliegen birgt möglicherweise das Geheimnis des Jungbrunnens

Der Darm von Fruchtfliegen birgt möglicherweise das Geheimnis des Jungbrunnens

Langlebige Fruchtfliegen bieten Salk-Wissenschaftlern Hinweise zur Verlangsamung des menschlichen Alterns und zur Bekämpfung von Krankheiten

LA JOLLA, Kalifornien – Eine der wenigen zuverlässigen Möglichkeiten, die Lebensdauer eines Organismus zu verlängern, sei es eine Fruchtfliege oder eine Maus, ist die Einschränkung der Kalorienaufnahme. Nun hilft eine neue Studie an Fruchtfliegen zu erklären, warum solche Minimaldiäten mit der Langlebigkeit verbunden sind, und liefert Hinweise auf die Auswirkungen des Alterns auf das Stammzellverhalten.

Wissenschaftler am Salk Institute for Biological Studies und ihre Mitarbeiter fanden heraus, dass die Optimierung eines Gens namens PGC-1, das auch in der menschlichen DNA vorkommt, in den Darmstammzellen von Fruchtfliegen die Alterung ihres Darms verzögerte und ihre Lebensdauer um etwa 50 % verlängerte sogar XNUMX Prozent.

„Fruchtfliegen und Menschen haben viel mehr gemeinsam, als die meisten Menschen denken“, sagt er Leanne Jones, außerordentlicher Professor bei Salk's Labor für Genetik und leitender Wissenschaftler des Projekts. „Es gibt eine enorme Ähnlichkeit zwischen einem menschlichen Dünndarm und dem Darm einer Fruchtfliege.“

Die Ergebnisse der Studie, die eine Zusammenarbeit zwischen Forschern des Salk Institute for Biological Studies und der University of California, Los Angeles war, wurden online veröffentlicht in Cell Metabolism.

Wissenschaftler wissen seit langem, dass eine Kalorienrestriktion, also die Einschränkung der täglichen Nahrungsaufnahme, die gesunde Lebensdauer einer Reihe von Tieren verlängern kann. In einigen Studien lebten Tiere mit eingeschränkter Ernährung im Durchschnitt mehr als doppelt so lange wie Tiere mit nicht eingeschränkter Ernährung.

Obwohl wenig über die biologischen Mechanismen bekannt ist, die diesem Phänomen zugrunde liegen, haben Studien gezeigt, dass die Zellen kalorienreduzierter Tiere über eine größere Anzahl energieerzeugender Strukturen verfügen, die als Mitochondrien bekannt sind. Bei Säugetieren und Fliegen reguliert das PCG-1-Gen die Anzahl dieser Zellkraftwerke, die Zucker und Fette aus der Nahrung in Energie für Zellfunktionen umwandeln.

Bei jungen Fruchtfliegen (links) ist das Darmgewebe hochorganisiert, wie die gleichmäßige Verteilung verschiedener Zelltypen zeigt, die jeweils durch eine andere Farbe dargestellt werden. Mit zunehmendem Alter der Fliegen bricht diese Ordnung zusammen, was auf eine unregulierte Stammzellaktivität und die Unfähigkeit zurückzuführen ist, Zellen mit speziellen Funktionen zu bilden. Die Salk-Wissenschaftler und ihre Mitarbeiter entdeckten, dass die Aktivierung der Fruchtfliegenversion des PCG-1-Gens diesen Alterungsprozess verzögerte und gleichzeitig die Lebensdauer verlängerte.

Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

Diese Verbindungskette zwischen den Mitochondrien und der Langlebigkeit inspirierte Jones und ihre Kollegin dazu, zu untersuchen, was passiert, wenn das PCG-1-Gen auf Hochtouren gebracht wird. Dazu nutzten sie gentechnische Techniken, um die Aktivität des Fruchtfliegenäquivalents des PCG-1-Gens zu steigern. Die Fliegen (bekannt als Drosophila melanogaster) haben eine kurze Lebensdauer, was es den Wissenschaftlern ermöglicht, Alterung und Langlebigkeit auf eine Weise zu untersuchen, die bei langlebigeren Organismen wie Mäusen oder Menschen nicht so möglich ist.

Die Forscher fanden heraus, dass die Steigerung der Aktivität von dPGC-1, der Fruchtfliegenversion des Gens, bei Fliegen zu einer größeren Anzahl von Mitochondrien und einer höheren Energieproduktion führte – das gleiche Phänomen, das bei Organismen mit kalorienreduzierter Diät beobachtet wird. Wenn die Aktivität des Gens in Stamm- und Vorläuferzellen des Darms, die zur Auffüllung des Darmgewebes dienen, beschleunigt wurde, gehen diese zellulären Veränderungen mit einer besseren Gesundheit und einer längeren Lebensdauer einher. Je nach Art und Ausmaß der Veränderung der Genaktivität lebten die Fliegen zwischen 20 und 50 Prozent länger.

„Ihre Eingeweide waren wunderschön“, sagt Christopher L. Koehler, Doktorand an der University of California San Diego, der in Jones‘ Labor forscht. „Die Fliegen mit der veränderten Genaktivität waren viel aktiver und robuster als die anderen Fliegen.“

Ein Grund dafür könnte sein, dass die Verstärkung der Fruchtfliegenversion von PCG-1 die Stammzellen stimuliert, die das Darmgewebe wieder auffüllen, wodurch der Darm der Fliegen gesünder bleibt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Fruchtfliegenversion von PCG-1 als biologischer Regler zur Verlangsamung des Alterungsprozesses fungieren und als Ziel für Medikamente oder andere Therapien dienen könnte, um dem Altern und altersbedingten Krankheiten Einhalt zu gebieten.

„Die Verlangsamung der Alterung eines einzelnen wichtigen Organs – in diesem Fall des Darms – könnte dramatische Auswirkungen auf die allgemeine Gesundheit und Langlebigkeit haben“, sagt Jones. „Bei einer Krankheit, die beispielsweise mehrere Gewebe betrifft, könnte man sich darauf konzentrieren, ein Organ gesund zu halten, und um dies zu erreichen, könnte man PGC-1 nutzen.“

Die Salk-Forscher wurden von der Emerald Foundation unterstützt G. Harold und Leila Y. Mathers Wohltätigkeitsstiftung, hat das American Cancer Society, hat das Kalifornisches Institut für Regenerative Medizin und der National Institutes of Health.

Über das Salk Institute for Biological Studies:
Das Salk Institute for Biological Studies ist eine der weltweit herausragenden Grundlagenforschungseinrichtungen, in der international renommierte Dozenten in einem einzigartigen, kollaborativen und kreativen Umfeld grundlegende Fragen der Biowissenschaften untersuchen. Salk-Wissenschaftler konzentrieren sich sowohl auf Entdeckungen als auch auf die Betreuung zukünftiger Forschergenerationen und leisten bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis von Krebs, Alterung, Alzheimer, Diabetes und Infektionskrankheiten, indem sie Neurowissenschaften, Genetik, Zell- und Pflanzenbiologie und verwandte Disziplinen studieren.

Die Leistungen der Fakultät wurden mit zahlreichen Ehrungen gewürdigt, darunter Nobelpreise und Mitgliedschaften in der National Academy of Sciences. Das 1960 vom Polioimpfpionier Jonas Salk, MD, gegründete Institut ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation und ein architektonisches Wahrzeichen.