Fasten aktiviert lebensverlängernde Gene

Seit Jahrzehnten ist bekannt, dass Ratten, Mäuse und Hunde, die auf eine Extremdiät gesetzt sind, eine höhere Lebenserwartung haben als solche, die normal gefüttert werden. Dabei muss die Kalorienmenge – bei ausreichender Versorgung mit allen lebenswichtigen Nahrungsbestandteilen – um etwa 30 Prozent reduziert werden. Während die Wissenschaftler sich dieses Phänomen bisher nicht erklären konnten, zeigen neue Forschungsergebnisse einen möglichen Zusammenhang zwischen dem Fasten, der Lebensverlängerung und bestimmten Genen.

Schleust man nämlich eine zweite Kopie des SIR2-Gens (Silent Information Regulator-2), das erstmals in Hefen entdeckt wurde, in das Erbgut der Pilze ein, so verlängert sich deren Lebenszeit um 30 Prozent. Besonders spektakulär war aber, dass ein gleiches Gen im Fadenwurm die Lebenserwartung ebenfalls drastisch erhöht, obwohl diese beiden Organismen sich völlig unterschiedlich entwickeln. Auch haben sich die gemeinsamen Vorfahren schon vor sehr langer Zeit voneinander getrennt, woraus die Forscher schließen, dass dem Gen eine besondere Bedeutung zukommt. Denn nur sehr wichtige Gene bleiben in unterschiedlichsten Organismen weitgehend erhalten, sind also während der gesamten Evolution hoch konserviert.

Die Wissenschaftler David A. Sinclair und Lenny Guarente untersuchten weitere Organismen auf das Vorhandensein von SIR2 und fanden sehr ähnliche Gene in dem Erbgut sowohl von Fruchtfliegen und Mäusen als auch von uns Menschen. Zurzeit versuchen die Forscher herauszufinden, ob das SIR-Gen auch bei Säugern das Leben verlängert.

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Das SIR2-Gen dient als Vorlage für ein Enzym (Sirtuin), das bestimmte Bereiche des Erbgutes stumm schalten kann. Auf diese Weise erreicht ein Organismus, dass die dortigen Gene nicht abgelesen und somit nicht in Proteine umgeschrieben werden können. Um aber aktiv werden zu können, benötigt das Enzym Nicotinamidadenin-
Dinucleotid (NAD-), das eine entscheidende Rolle im Stoffwechsel aller Organismen spielt. Hieraus leiteten die Forscher aus Cambridge ab, dass auch das SIR-Enzym an wichtigen Stoffwechselprozessen beteiligt sein muss.

Und genau darin sehen Sinclair und Guarente einen Zusammenhang zwischen Nahrungsmangel (oder dem freiwilligen Fasten) und erhöhter Lebenserwartung. Denn in Zeiten von Nahrungsknappheit stellt der Körper seinen Stoffwechsel um, damit er sich ganz aufs „Überleben“ konzentrieren kann. Hierzu sind bestimmte Regulatorproteine – wie etwa das SIR2-Enzym – nötig, die direkt auf eine Veränderung der Stoffwechselprodukte reagieren, um bestimmte Gene stummzuschalten oder zu aktivieren. Wird also in Stress-Situation oder durch das Hungern NADH zu NAD- abgebaut, so wird SIR aktiviert und kann die weiteren „Organismus-schonenden“ Schritte einleiten.

An Fruchtfliegen konnten die Forscher nachweisen, dass sich das Leben der Tiere nach Nahrungsknappheit nur dann verlängert, wenn das SIR-Gen vorhanden ist. Wird das Gen hingegen künstlich ausgeschaltet, so zeigt sich keinerlei Effekt durch eine Kalorienrestriktion. Da aber viele Protein-Funktionen in Fliegen und Säugern fast gleich sind, wirken die Regulationsmechanismen beim Menschen wahrscheinlich auf ähnliche Art und Weise. Möglicherweise arbeitet Sirtuin im Säuger aber über mehrere unterschiedliche Mechanismen, denn die positive Wirkung des Fastens scheint sehr komplex zu sein.

Erste Hinweise hierauf gibt es bereits: Beim Menschen erhöht sich der NAD–Gehalt in Leberzellen durch Fasten. Hierdurch wird Sirtuin aktiviert, was unter anderem eine Änderung des zellulären Glukosestoffwechsels hervorruft. (Rodgers J. T. et al.: Nutrient control of glucose homeostasis through a complex of PGC-1alpha and SIRT1; Nature; 2005; 434(7029); S. 113-118). Eine weitere Hypothese geht davon aus, dass unser Organismus anhand der eigenen Energiereserven feststellen kann, wie gut er versorgt ist. Durch Fasten signalisieren die Zellen Nahrungsknappheit, wodurch wiederum die Sirtuine aktiviert werden. Diese legen dann fest, wie viel Fett wir während des Mangels in den Zellen speichern. Hierdurch verändert sich das Hormonmuster, was sich verlangsamend auf den Alterungsprozess auswirkt. Ist diese Hypothese korrekt, so sind die Sirtuine die Schlüsselproteine bei der durch Kalorienknappheit herbeigeführten Langlebigkeit von Säugern. Gleichzeitig würde dies erklären, warum viele Stoffwechselerkrankungen im Alter mit Übergewicht zusammenhängen, wogegen Fasten nachweislich schützt. Außerdem zeigen neuere Forschungen, dass die Sirtuine im Menschen Entzündungsreaktionen hemmen, die beispielsweise bei Krebs, Arthritis und Asthma eine Rolle spielen (Yeung F. et al.: Modulation of NF-kappaB-dependent transcription and cell survival by the SIRT1 deacetylase; EMBO J; 2004; 23(12); S. 2369-2380). Dadurch wird ebenfalls verständlich, warum sich Fasten so positiv auf unterschiedlichste Krankheiten auswirkt.

Neben dem NAD- werden immer wieder neue Substanzen entdeckt, die die Sirtuine aktivieren. Resveratrol etwa wird von Pflanzen in Stress-Situationen hergestellt und aktiviert wahrscheinlich die eigenen Sirtuine. Doch dieser Pflanzenwirkstoff, der auch im Rotwein vorkommt, regt ebenso die SIR-Enzyme von Hefen, Würmern und Fruchtfliegen an. Bei Säugern scheint dieser Regulationsmechanismus ähnlich, allerdings wesentlich komplexer zu sein. Mittlerweile sind außerdem in unterschiedlichsten Organismen viele Gene bekannt, die auf eine Stoffwechselveränderung reagieren und die Lebensdauer positiv oder negativ beeinflussen.

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Beitragsbild: 123rf – Alexander Raths

Dieser Beitrag wurde am 10.05.2022 erstmalig erstellt.