Wenn die Mitochondrien – die „Kraftwerke“ der Zellen – nicht mehr richtig funktionieren, dann kann dies zu vorzeitiger Hautalterung führen. Wissenschaftler haben jetzt bei Familien mit an vorzeitiger Alterung Erkrankten ein Gen identifziert, das zu einem Funktionsverlust der Mitochondrien führt und die Zellen empfindlicher gegenüber oxidativem Stress macht. Die Studie ist jetzt in „Nature Genetics“ erschienen.
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Als Cutis laxa (wörtlich: schlaffe Haut) bezeichnen Mediziner eine Gruppe von Erkrankungen, die mit vorzeitiger Alterung und schlaffer, faltiger Haut einhergehen. Was diesen Symptomen zugrunde liegt, haben jetzt Wissenschaftler des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik und der Charité – Universitätsmedizin Berlin in Zusammenarbeit mit einer Arbeitsgruppe aus Singapur und einem internationalen Konsortium von Medizinern und Wissenschaftlern untersucht.
Gen auf Chromosom 17 verändert
In der Studie untersuchten die Wissenschaftler um Stefan Mundlos und Uwe Kornak insgesamt 22 Familien auf der ganzen Welt, von denen 35 Mitglieder am Cutis laxa Syndrom erkrankt waren. Zusätzlich zu den typischen Alterungserscheinungen zeigten alle Betroffenen eine unterschiedlich ausgeprägte Beeinträchtigung ihrer geistigen Fähigkeiten.
Mit Hilfe von neuesten Sequenzierungstechniken, mit denen eine ganze chromosomale Region auf einmal analysiert werden kann, gelang es den Forschern, ein Gen auf Chromosom 17 zu identifizieren, welches bei allen untersuchten Patienten verändert war. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass sich das von dem Gen kodierte Enzym PYCR1 in den Mitochondrien befindet und dort an der Synthese der Aminosäure Prolin beteiligt ist.
Mutation macht Zellen empfindlicher gegenüber reaktivem Sauerstoff
„Prolin ist der wichtigste Bestandteil des Kollagens, des zentralen Strukturproteins des menschlichen Bindegewebes”, erläutert Stefan Mundlos, Leiter der Gruppe, die die jetzt veröffentlichten Arbeiten durchgeführt hat. “Daneben ist es aber auch in der Lage, sogenannte freie Radikale in der Zelle abzufangen.” Freie Radikale sind extrem reaktionsfreudige Moleküle, die ständig innerhalb der Mitochondrien gebildet und zum Beispiel für die Infektionsabwehr des Organismus benötigt werden. Wenn sehr viel reaktiver Sauerstoff in der Zelle entsteht – ein Zustand, den die Wissenschaftler als oxidativen Stress bezeichnen – kann diese dadurch jedoch geschädigt oder sogar zerstört werden.
„In verschiedenen Experimenten konnten wir nachweisen, dass die Mutation des PYCR1 vor allem zu einer erhöhten Empfindlichkeit der Zellen gegenüber oxidativem Stress führt. Werden diese nicht mehr ausreichend vor den ständig entstehenden Radiakalen geschützt, sterben sie sehr viel schneller ab als normal und rufen dadurch die typischen Haut- bzw. Bindegewebsveränderungen hervor”, so Mundlos.
Die von den Berliner Forschern veröffentlichten Ergebnisse zeigen erstmalig eine direkte Verbindung zwischen einer Fehlfunktion der Mitochondrien und der Alterung von Haut und Knochen des Menschen. In weiterführenden Arbeiten wollen die Wissenschaftler untersuchen, ob durch Stimulation des PYCR1 oder eine zusätzliche Zufuhr von Prolin in die Mitochondrien die altersabhängigen Veränderungen des Bindegewebes verzögert werden können.
(Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik, 04.08.2009 – NPO)
