Entdecken Sie mit Killifish die Geheimnisse des gesunden Alterns

Eine Studie des Max-Planck-Instituts an Killifischen ergab, dass ältere Fische aufgrund von Veränderungen im Fettgewebe in einem nüchternen Zustand stecken bleiben. Die Aktivierung einer spezifischen Untereinheit des Enzyms AMP-Kinase stellte ihre Gesundheit und Langlebigkeit wieder her und deutete neue Wege zur Förderung eines gesünderen Alterns beim Menschen an.

Ein genetischer Schalter bewahrt alternde Fische vor der Falle des ständigen Fastens

Es wird allgemein angenommen, dass Fasteninterventionen, die abwechselnde Fasten- und Nahrungsphasen umfassen, die Gesundheit verbessern. Bei älteren Tieren funktionieren diese Eingriffe jedoch nicht gut.

Die Frage ist: Warum?

Forscher am Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Köln haben durch die Untersuchung kurzlebiger Killifische gezeigt, dass ältere Fische von ihrem jugendlichen Fasten- und Nachfütterungszyklus abweichen und stattdessen in einen Zustand des permanenten Fastens geraten, auch beim Essen. Allerdings können die Vorteile der Nachfütterung nach dem Fasten bei gealterten Killifischen durch die genetische Aktivierung einer spezifischen Untereinheit der AMP-Kinase, einem wichtigen zellulären Energiesensor, wiederhergestellt werden.

Diese mutierten Fische zeigten eine verbesserte Gesundheit und Langlebigkeit, was darauf hindeutet, dass Fasten und Nachfüttern notwendig sind, um gesundheitliche Vorteile zu erzielen und dafür die AMP-Kinase zu nutzen.

Killfishs Leben ist im Zeitraffer. Die leuchtenden Farben ihrer Jugend verblassen bereits nach wenigen Monaten. Bildnachweis: K. Link/Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns

An mehreren Modellorganismen konnte bereits gezeigt werden, dass sich eine reduzierte Ernährung, sei es durch Kalorienrestriktion oder Fastenphasen, positiv auf die Gesundheit auswirkt. Allerdings ist es für einen Menschen schwierig, im Laufe seines Lebens kleinere Mengen an Nahrung zu sich zu nehmen. Um den am besten geeigneten Zeitpunkt für das Fasten zu finden, führten die Forscher Fasteninterventionen in verschiedenen Altersstufen ein und stellten fest, dass diese Interventionen im höheren Alter nicht die gleichen Vorteile bringen wie bei jüngeren Tieren.

Ein Forscherteam aus Köln untersuchte die altersbedingten Auswirkungen des Fastens bei Killifischen. Killifische sind schnell alternde Fische und werden innerhalb weniger Monate von jung zu alt. Die Forscher ließen kleine und große Fische entweder einige Tage lang fasten oder fütterten sie zweimal täglich. Sie fanden heraus, dass das viszerale Fettgewebe älterer Fische weniger auf Nahrungsaufnahme reagierte. „Fettgewebe reagiert bekanntermaßen stark auf Veränderungen in der Nahrungsaufnahme und spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel. Deshalb haben wir es genauer untersucht“, erklärt Roberto Riba, Erstautor der Studie.

Entscheidend ist der Wechsel zwischen Fasten und Essen

Die Forscher fanden heraus, dass die Unfähigkeit, auf die Fressphase zu reagieren, das Fettgewebe alter Fische in einen dauerhaften Fastenzustand versetzt: Der Energiestoffwechsel wird heruntergefahren, die Proteinproduktion reduziert und das Gewebe regeneriert sich nicht. Wir stellten die Hypothese auf, dass alte Fische nach der Fütterung nicht auf Fasten umstellen könnten. „Überraschenderweise war das Gegenteil der Fall, denn die älteren Fische befanden sich in einem ständigen Fastenzustand, auch während der Nahrungsaufnahme“, sagt Adam Antebi, Direktor des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns und Leiter der Studie.

Das Fettgewebe befindet sich in einem permanenten Fastenzustand

Als die Forscher genauer untersuchten, wie sich das Fettgewebe älterer Fische von dem junger Fische unterschied, fanden sie ein spezifisches Protein namens AMP-Kinase. Diese Kinase ist ein zellulärer Energiesensor und besteht aus verschiedenen Untereinheiten, wobei die Aktivität der γ1-Untereinheit mit zunehmendem Alter abnimmt. Als Wissenschaftler die Aktivität dieser Untereinheit durch genetische Veränderung erhöhten, wurde der Fastenzustand aufgehoben und die alten Fische wurden gesünder und lebten länger.

Alterung des Menschen

Interessanterweise wurde auch ein Zusammenhang zwischen der γ1-Untereinheit und dem Alter des Menschen gefunden. In Proben älterer Patienten wurden deutlich geringere Konzentrationen der jeweiligen Untereinheit gemessen. Darüber hinaus wäre in menschlichen Proben aufgetaucht: Je weniger gebrechlich ein Mensch im Alter ist, desto höher ist der Spiegel der γ1-Untereinheit.

„Natürlich wissen wir noch nicht, ob die γ1-Untereinheit beim Menschen tatsächlich für gesundes Altern verantwortlich ist.“ Im nächsten Schritt werden wir versuchen, Moleküle zu finden, die diese Untereinheit gezielt aktivieren, und prüfen, ob wir damit einen positiven Effekt erzielen können auf das Altern.

Referenz: „AMPK im Zusammenhang mit Nachfütterung.“_γ1 „Komplexe Aktivität ist das Markenzeichen von Gesundheit und Langlebigkeit“ von Roberto Ripa, Eugene Balhisa, Joachim D. Steiner, Raymond Laboy, Andrea Anibale, Nadine Houchard, Christian Lazza, Luca Dolfi, Chiara Calabrese, Anna M. Mayer, Maria Cristina Polidori, Roman-Ulrich Müller und Adam Antebi, 13. November 2023, Alternde Natur.
doi: 10.1038/s43587-023-00521-y