Der Geruch des Alterns: Eine epigenetische Blockade in Nervenzellen lässt den Geruchssinn schwinden
Der Geruchssinn lässt mit zunehmendem Alter nach -- wer ältere Großeltern hat, kennt das Phänomen, und doch konnte die Wissenschaft es lange nicht befriedigend erklären. Neue Forschungsergebnisse an Fruchtfliegen enthüllen einen überraschenden Mechanismus: ein epigenetisches Enzym, das im Alter immer aktiver wird und dabei das mitochondriale Notfallreparatursystem abschaltet.
Altersbedingter Geruchsverlust ist keine Kleinigkeit. Er gilt als frühes Symptom neurodegenerativer Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer, und wie er sich genau entwickelt, blieb lange unklar. Neue Erkenntnisse aus der Forschung an Drosophila -- der Fruchtfliege, die seit Jahrzehnten als Modellorganismus der Alterungsbiologie dient -- verweisen auf einen spezifischen epigenetischen Signalweg.
Das Enzym im Mittelpunkt dieser Geschichte heißt dSetdb1, eine sogenannte Histon-Methyltransferase, die eine Trimethylgruppe an das Histon-Protein H3 an einer bestimmten Position (K9) anhängt. Die H3K9-Trimethylierung ist eine chemische Modifikation, die Gene zum Schweigen bringt -- vergleichbar mit einer Markierung, die der Zelle signalisiert, dass ein bestimmter DNA-Abschnitt nicht abgelesen werden soll. Mit zunehmendem Alter der Fliegen, so stellten die Forschenden fest, wird dSetdb1 in olfaktorischen Sinnesneuronen zunehmend aktiver.
Ein außer Gefecht gesetzter Notfalldienst
Das eigentliche Problem liegt darin, was diese verstärkte Methylierung abschaltet. Die stillgelegten Gene gehören zur mitochondrialen ungefalteten Protein-Antwort (UPR-mt), einem eingebauten Reparaturmechanismus, der aktiviert wird, wenn Proteine innerhalb der Mitochondrien falsch gefaltet werden. Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle und arbeiten in aktiv feuernden Neuronen besonders hart. Schäden an mitochondrialen Proteinen sind alltägliche Ereignisse; die UPR-mt beseitigt diese Schäden.
Wenn dSetdb1 die UPR-mt-Gene abschaltet, häufen sich beschädigte Mitochondrien an. In postmitotischen Zellen -- also Zellen, die sich nicht mehr teilen, wie Neuronen -- ist das besonders verheerend, weil keine neuen Zellen nachkommen, um die geschädigten zu ersetzen. Die olfaktorischen Sinnesneuronen der Fliege degenerieren allmählich, und der Geruchssinn nimmt ab. Als die Forschenden dSetdb1 in älteren Fliegen genetisch ausschalteten, blieb die UPR-mt länger intakt und die Degeneration der olfaktorischen Sinnesneuronen verlangsamte sich.
Von der Fliege zum Menschen: vorsichtiger Optimismus
Die evolutionäre Konservierung dieser Art von Mechanismus macht den Befund weit über die Fruchtfliege hinaus relevant. Die H3K9-Trimethylierung und die mitochondriale Stressantwort sind in allen höheren Organismen vorhanden, einschließlich des Menschen. Ob genau dieselbe epigenetische Blockade in menschlichen Neuronen auf exakt dasselbe Ziel trifft, ist bislang nicht belegt.
Dennoch erweitert die Studie ein wachsendes Verständnis: Neuronales Altern ist nicht einfach das Ergebnis von Verschleiß, sondern aktiver biologischer Prozesse, die die körpereigenen Abwehrmechanismen der Zelle systematisch demontieren. Das bedeutet, dass es sich prinzipiell beeinflussen ließe -- auch wenn der Schritt von der genetisch manipulierten Fruchtfliege zu einer sicheren Behandlung beim Menschen selten schnell gelingt.