Altern ist ein komplexer Prozess, und einer der zentralen Mechanismen, die ihn antreiben, ist die Anhäufung von DNA-Schäden bei gleichzeitigem allmählichem Rückgang der zellulären Reparaturfähigkeit. Jeden Tag entstehen in jeder Zelle Tausende von DNA-Schäden durch Strahlung, interne Oxidationsprozesse und Replikationsfehler. Die DNA-Reparatursysteme beheben die allermeisten davon, aber mit zunehmendem Alter nimmt ihre Effizienz ab, die Schäden häufen sich an und tragen zur Entwicklung altersbedingter Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und neurodegenerativen Erkrankungen bei.

Ein umfassender Übersichtsartikel, der 2021 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde (Schumacher und Kollegen), stellt DNA-Schäden als zentralen Faktor im Alterungsprozess selbst dar, nicht nur als dessen Begleiterscheinung. Dieses Verständnis hat die DNA-Reparatur zu einem der faszinierendsten Bereiche der Langlebigkeitsforschung gemacht.

Wie der Körper DNA repariert: Die Hauptwege

Die Zelle verfügt über ein ausgeklügeltes Arsenal an Reparaturwegen, von denen jeder mit einer anderen Art von Schaden umgeht. Die Entdeckung dieser molekularen Mechanismen war so bedeutend, dass sie 2015 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurde, der an Tomas Lindahl, Paul Modrich und Aziz Sancar für ihre Forschungen zur DNA-Reparatur verliehen wurde.

Basenexzisionsreparatur (BER): Repariert einzelne beschädigte Basen, hauptsächlich durch oxidative Schäden. Dies ist der Weg, an dem Tomas Lindahl arbeitete.
Nukleotidexzisionsreparatur (NER): Entfernt beschädigte Abschnitte, z. B. durch UV-Strahlung. Dies ist der Weg, den Aziz Sancar entschlüsselte.
Mismatch-Reparatur (MMR): Korrigiert Fehler, die während der DNA-Replikation entstehen. Dies ist der Weg, an dem Paul Modrich arbeitete.
Homologe Rekombination (HR): Repariert Doppelstrangbrüche präzise unter Verwendung einer intakten Kopie als Vorlage. Gene wie BRCA1 und BRCA2 sind für diesen Weg essentiell.
Nicht-homologes Endjoining (NHEJ): Ein schnellerer Weg zur Reparatur von Doppelstrangbrüchen, aber weniger präzise.

Wenn einer dieser Wege beeinträchtigt ist, beispielsweise durch eine erbliche Mutation, steigt das Risiko für Krankheiten erheblich. Genau aus diesem Grund sind die Reparaturwege auch zu einem Ziel für die Medikamentenentwicklung geworden, allerdings nicht immer in die Richtung, die man erwarten würde.

PARP-Inhibitoren: Medikamente, die die DNA-Reparatur blockieren, nicht fördern

Hier ist es wichtig, einen häufigen Irrtum zu korrigieren. Medikamente wie Olaparib und Niraparib, sogenannte PARP-Inhibitoren, sind keine Medikamente, die die DNA-Reparaturfähigkeit verbessern. Tatsächlich tun sie genau das Gegenteil: Sie blockieren einen der Reparaturmechanismen.

Der therapeutische Kniff basiert auf einem Prinzip namens "synthetische Letalität". In Krebszellen mit einer BRCA-Mutation ist der Weg der homologen Rekombination bereits geschädigt. Wenn man einen PARP-Inhibitor hinzugibt, der auch den Backup-Reparaturmechanismus blockiert, kann die Krebszelle ihre DNA nicht mehr reparieren und stirbt. Gesunde Zellen mit einem intakten BRCA-Weg überleben. Auf diese Weise töten PARP-Inhibitoren den Krebs gezielt, gerade weil sie die Reparatur blockieren, und nicht, weil sie sie verbessern.

Dies ist ein hervorragendes Beispiel dafür, dass DNA-Reparatur ein zweischneidiges Schwert ist: In einer gesunden Zelle wünschen wir uns eine effiziente Reparatur, aber in einer Krebszelle rettet gerade die Blockade der Reparatur Leben.

Gentherapie und Syndrome vorzeitiger Alterung

Das Werner-Syndrom ist eine seltene genetische Erkrankung, bei der das Gen WRN, das für die Reparatur und Aufrechterhaltung der DNA-Stabilität verantwortlich ist, defekt ist. Das Syndrom verursacht beschleunigte Alterungserscheinungen, tritt aber im Gegensatz zu manchmal beschriebenen Fällen in der Regel erst im Erwachsenenalter, nach der Pubertät, auf, nicht in der Kindheit.

Derzeit gibt es keine Gentherapie, die beim Menschen mit Werner-Syndrom eingesetzt werden kann. Was jedoch gezeigt wurde, ist eine Laborstudie: Forscher korrigierten das WRN-Gen in aus Patienten gewonnenen Stammzellen (iPSC-Zellen) mithilfe der Genschere (CRISPR) und zeigten, dass die Korrektur die Proteinfunktion in Zellkulturen wiederherstellt. Dies sind vielversprechende Ergebnisse auf zellulärer Ebene, aber sie sind weit von einer klinischen Behandlung beim Menschen entfernt, und es ist wichtig, sie nicht als bestehende Therapie darzustellen.

Lebensstiländerungen: Was die Forschung wirklich zeigt

Ein gesunder Lebensstil wird in vielen Studien mit geringeren DNA-Schäden in Verbindung gebracht, aber es ist wichtig, die Behauptungen präzise zu formulieren und nicht mehr zu versprechen, als die Wissenschaft zeigt.

Antioxidantien in der Ernährung: Eine 2008 im British Journal of Nutrition veröffentlichte Studie untersuchte Antioxidantien-Supplemente und deren Wirkung auf die DNA-Reparatur. Der interessante Befund: Eine Verbesserung der Reparaturfähigkeit wurde nur in der Gruppe männlicher Raucher mit schlechter Ernährung beobachtet, die über etwa 4 Wochen Vitamin C (in retardierter Form) erhielten, mit einem Anstieg der Reparaturaktivität um etwa 27 Prozent. Bei Menschen mit normaler Ernährung wurde kein Nutzen festgestellt. Das bedeutet, dass Antioxidantien hauptsächlich dann helfen können, wenn ein echter Nährstoffmangel vorliegt, und nicht als pauschales Supplement für alle.
Ernährung reich an Obst und Gemüse: Eine Ernährung, die reich an Pflanzen, Ballaststoffen und Antioxidantien ist, wird allgemein mit weniger oxidativen DNA-Schäden und einer besseren Zellgesundheit in Verbindung gebracht. Dies ist eine vernünftige und fundierte Ernährungsempfehlung, aber es gibt keine genauen Zahlen, die einen bestimmten Prozentsatz der Schadensreduzierung garantieren.
Regelmäßige körperliche Aktivität: Regelmäßige körperliche Aktivität wird mit einer besseren Stoffwechselgesundheit und aktiveren zellulären Schutzsystemen in Verbindung gebracht, und es gibt eine wissenschaftliche Grundlage dafür, dass sie die DNA-Stabilität unterstützen kann. Dies sollte jedoch als allgemeiner Zusammenhang und nicht als genaues Rezept betrachtet werden, das die DNA-Reparatur in einem bestimmten Zeitraum verbessert.
Stressreduktion und Meditation: Chronischer Stress wird mit Entzündungen und Zellschäden in Verbindung gebracht. Studien zu Meditation und Geist-Körper-Übungen (z. B. ein Review von 2017) fanden heraus, dass regelmäßige Praxis die Expression von entzündungsfördernden Genen reduziert (über den NF-kB-Signalweg). Es ist wichtig, präzise zu sein: Diese Studien zeigten eine Verringerung der Expression entzündlicher Gene, nicht eine direkte Verbesserung der DNA-Reparaturmechanismen. Die tatsächliche Wirkung betrifft das entzündliche Umfeld, das indirekt Schäden reduzieren kann.

Wichtiger Hinweis

Die in diesem Artikel dargestellten Informationen stellen keine medizinische Beratung dar.
PARP-Inhibitoren sind Medikamente zur Krebsbehandlung, die nur von einem Arzt verschrieben werden und die DNA-Reparatur blockieren. Sie sind nicht als Anti-Aging-Supplement zu betrachten.
Vor Entscheidungen über Behandlungen oder Nahrungsergänzungsmittel sollte ein qualifizierter Arzt konsultiert werden, um die Risiken und Vorteile jedes Ansatzes abzuwägen.

Die Zukunft

Die Forschung auf dem Gebiet der DNA-Reparatur wird intensiv fortgesetzt, und das Verständnis, dass DNA-Schäden ein zentraler Mechanismus des Alterns sind, eröffnet neue Richtungen. Forscher untersuchen, ob die Reparatursysteme gesunder Zellen gestärkt werden können, ohne das empfindliche Gleichgewicht zu stören, das uns vor Krebs schützt. Dies ist ein vielversprechendes Feld, befindet sich aber noch in einem frühen Stadium, und jedes Versprechen einer Behandlung, die das Altern verlangsamt, sollte auf Beweisen beruhen, nicht nur auf Hoffnung.

Referenzen:
Schumacher et al., The central role of DNA damage in the ageing process, Nature 2021
The Nobel Prize in Chemistry 2015 (Lindahl, Modrich, Sancar)
DNA repair phenotype and dietary antioxidant supplementation, British Journal of Nutrition 2008
Mind-body interventions and inflammatory gene expression, 2017