Neue Methode zur Altersermittlung menschlicher Zellen belegt: Die meisten Zellen sind jünger als der Mensch
Bis jetzt konnte man keine genauen Aussagen über das Alter bestimmter menschlicher Zellgruppen machen, weil man den exakten Zeitpunkt des Entstehens der Zellen nicht ermitteln konnte. Nun hat jedoch ein Forscherteam des Karolinska Instituts in Stockholm unter der Leitung von Jonas Frisén herausgefunden, dass man Kohlenstoff-14-Techniken (C14) zur Altersermittlung auch auf DNA anwenden und damit das Alter der Zellen bestimmen kann. Diese Methode dient bereits in der Archäologie und der Paläontologie zur Datierung von Fossilien. Anhand dieser Methode hat Dr. Frisén herausgefunden, dass die meisten Körperzellen jünger als zehn Jahre sind. Das Team hat auch herausgefunden, warum sich die Menschen entsprechend ihrem Lebensalter verhalten und nicht entsprechend dem Alter der Zellen: Einige Zellenarten erneuern sich nie, und zu dieser besonderen Minderheit gehören einige oder alle Zellen der Hirnrinde. Der neue Ansatz zur Altersbestimmung basiert auf der Tatsache, dass aufgrund der überirdischen Atomwaffentests während des Kalten Krieges damals der atmosphärische C14-Gehalt signifikant angestiegen ist. C14-Datierung orientiert sich an dem Verhältnis zwischen radioaktivem Kohlenstoff, der in winzigen Mengen in der Atmosphäre und in Nahrungsmitteln vorkommt, und dem normalen Kohlenstoffgehalt in einem Organismus. Während ein Lebewesen, lebt, Nahrung aufnimmt und atmet, entspricht sein Verhältnis von radioaktivem zu normalem Kohlenstoff dem seiner Umwelt. Wenn das Lebewesen stirbt, zerfällt der Kohlenstoff-14 und somit verändert sich das Verhältnis. Bis jetzt lag ein Hindernis für die Anwendung dieser Technik in der Tatsache, dass radioaktiver Kohlenstoff sehr langsam zerfällt: Eine gegebene Menge an Kohlenstoff-14 halbiert sich in 6.000 Jahren. Die minimalen Veränderungen im Verhältnis von normalem zu natürlich vorkommendem radioaktivem Kohlenstoff über nur wenige Jahre konnten nicht gemessen werden. Aber Dr. Frisén geht davon aus, dass es möglich ist, wenn man das Signal, das die Atomtests hinterlassen haben, nutzt, da durch diese Atomtests während des Kalten Krieges der Kohlenstoff-14-Gehalt in der Atmosphäre deutlich erhöht war. Laut Dr. Frisén hatte sich bis 1963, dem Jahr, in dem die überirdischen Atomtests eingestellt wurden, der Gehalt an atmosphärischem C14 gegenüber dem vorher gemessenen natürlichen Gehalt verdoppelt. Seit dem Teststopp hat sich der Gehalt alle 11 Jahre halbiert. Vor diesem Hintergrund werden die sichtbaren Veränderungen im C14-Gehalt moderner DNA erklärbar. "Die meisten Zellmoleküle erneuern sich immer wieder. DNA aber ist ein Material, das nach der Zellteilung keinen Kohlenstoff austauscht. Das heißt, es ist eine Art Zeitkapsel für den Kohlenstoff", erklärt er. Der gesamte Kohlenstoff-14 in der DNA einer Zelle wird an dem Geburtstag der Zelle angenommen, dem Tag also, an dem sich die Elternzelle teilt. Misst man den C14-Gehalt in der DNA, kann man den Geburtstag einer individuellen Zelle mit einer Abweichung von plus/minus zwei Jahren ermitteln. In der Praxis muss diese Methode an Gewebeproben vorgenommen werden, nicht an individuellen Zellen, da eine einzelne Zelle nicht genug C14 enthält, um das Alter ermitteln zu können. Dr. Frisén hat ein System entwickelt, mit dem er die Kohlenstoff-14-Anreicherung in einen Kalender überträgt: Er misst den Kohlenstoff-14-Gehalt von individuellen Baumringen in schwedischen Kiefern. Nachdem das Team diese Methode in mehreren Tests überprüft hatte, veröffentlichte es nun in der Ausgabe vom 15. Juli der Zeitschrift Cell seine Ergebnisse der Anwendung an Körpergewebe. Dr. Frisén und seine Kollegen betrachteten sich Gewebeproben von mehr als einem Dutzend verstorbenen Personen, von denen die Hälfte in der Mitte der 1960er Jahre geboren worden war. Jede Gewebeart hat ihre eigene Erneuerungsgeschwindigkeit, die zum Teil mit der Belastung zusammenhängt, der die Zellen ausgesetzt sind. Epidermiszellen, die die schnell beschädigte Haut des Körpers bilden, erneuern sich etwa alle zwei Wochen. Rote Blutzellen, die sich ständig auf der Reise durch den Blutkreislauf befinden, leben nur vier Monate lang. Die Leber ist die Entgiftungsanlage des Körpers. Auch die Lebensdauer ihrer Zellen ist recht kurz: Die Leberzelle eines erwachsenen Menschen erneuert sich alle 300 bis 500 Tage. Zellen, die die Oberfläche des Magens bedecken, gehörten zu den Zellen mit der kürzesten Lebensdauer: Anhand anderer Methoden wurde ermittelt, dass sie nur 5 Tage existieren. Die durchschnittliche Lebensdauer anderer Zellen innerer Organe beträgt laut Dr. Frisén 15,9 Jahre. Skelettzellen werden etwas älter als zehn Jahre, und Zellen der Rippenmuskeln werden im Schnitt 15,1 Jahre alt. Die Gehirnzellen, die alle aus der Hirnrinde stammten, dem Bereich, der für die Sehfähigkeit verantwortlich ist, erwiesen sich als genauso alt wie die Personen selbst, was die Annahme bestätigt, dass sie sich nicht erneuern. Dr. Frisén nimmt an, das könne daran liegen, dass diese Zellen sehr stabil im Körper verankert sein müssen. Andere Gehirnzellen sind nicht so ausdauernd. Laut Dr. Frisén erneuert das Herz als Ganzes Zellen, aber der Forscher war noch nicht in der Lage, die Regenerationsgeschwindigkeit der Herzmuskelzellen zu messen. Er schätzt, dass das Durchschnittsalter eine Zelle in einem erwachsenen Körper bei nur 7 bis 10 Jahren liegt. Wenn der Körper seine Zellen so hervorragend erneuern kann, warum geht dann dieser Regenerationsprozess nicht unbegrenzt weiter? Manche Wissenschaftler sehen die Antwort auf diese Frage in der Akkumulation von Mutationen in der DNA, die langsam die Informationen zerstören. Andere wiederum machen mitochondriale DNA dafür verantwortlich, da diese den Chromosomen nicht den notwendigen Reparaturmechanismus zur Verfügung stellen. Eine dritte Theorie geht davon aus, dass die Stammzellen, die die Quelle neuer Zellen in jedem Gewebe darstellen, mit zunehmendem Alter schwächer werden. "Die Theorie, dass die Stammzellen selbst altern und ihre Fähigkeit zur Produktion von Nachwuchs verlieren, gewinnt immer mehr Anhänger", erklärt Dr. Frisén. Er hofft nun herauszufinden, ob sich die Gewebeerneuerung mit zunehmendem Alter des Menschen verlangsamt. Das könnte darauf hinweisen, dass die Stammzellen es sind, die die Unsterblichkeit verhindern.
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