DruckenInstitut für Biomedizin des Alterns - Dem Alterungsprozess auf der Spur
Die Menschen werden immer älter. Aber warum altern wir überhaupt? Was passiert dabei im Körper? Kann man diesen Prozess verlangsamen oder gar aufhalten? Diese Fragen bewegen die Menschheit schon lange. In jüngster Zeit kamen neue Fragen hinzu: Warum leben die Japaner im Schnitt sieben Jahre länger als wir Deutsche? Kann man typische Erkrankungen im Alter wie Demenz oder Parkinson vorhersagen? Ganze Horden von Wissenschaftlern und zahlreiche Forschungsinstitute auf der ganzen Welt versuchen, Antworten auf diese Fragen zu finden. Ein kleines Institut in Nürnberg beschäftigt sich seit Jahren höchst erfolgreich ausschließlich mit diesem Thema: das Institut für Biomedizin des Alterns. Es befindet sich im selben Haus wie das Centrum für Krankenpflegeberufe (CfP) in der Heimerichstraße, gleich neben dem Klinikum.
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Das Altern als Prozess Hinter den Türen des Instituts befinden sich Labore mit Zentrifugen aller Art, Rotationsverdampfer, Konzentratoren, Gas-, Dünnschicht- und Hochdruckflüssigkeitschromatografen, Mikroskope, UV-Fluoreszenzgeräte und zahlreiche andere Apparaturen sowie PCs für Auswertungen und Berechnungen. Sie haben nur einen Zweck: die Erforschung der biologischen und chemischen Prozesse des Alterns. Dazu werden Proben von Blut, Serum, Plasma oder Gewebe getrennt, gefriergetrocknet, verdampft, angefärbt, durchleuchtet, also so aufbereitet, dass man noch kleinste Bestandteile von Stoffen, die man für den Alterungsprozess verantwortlich macht, messen kann. ?Wir erforschen nicht das Alter, sondern das Altern?, betont Prof. Cornel Sieber. Er ist Leiter des Instituts und gleichzeitig Inhaber des Lehrstuhls für Geriatrie in Erlangen und Chefarzt der Geriatrie im Klinikum. Dieses Zusammenspiel aus Lehre, Forschung und klinischer Dienstleistung kennt der aus Basel stammende Sieber schon aus der Schweiz. In Deutschland ist dieses Konstrukt in Nürnberg-Erlangen dagegen bis heute einmalig. ?Nur auf dieser Grundlage können wir Alterungsvorgänge mit einem klinischen Bezug erforschen?, meint Sieber und ist froh, dass sich viele seiner Oberärzte in der Klinik auch an Forschungsprojekten beteiligen, die wiederum von diversen Stiftungen finanziert werden. Sieber versteht Altern als einen kontinuierlichen Prozess: ?Früher war jemand mit 50 Jahren alt, heute ist er es dagegen meist erst mit 70. Wir konzentrieren uns auf die Veränderungen beim Altern.? Die Schwerpunkte des Instituts liegen daher u.a. bei Stoffwechsel und Ernährung, Muskelschwund und Gebrechlichkeit, molekularem und zellulärem Altern oder den so genannten freien Radikalen. |
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Wenn die Radikalfänger verschwinden
?Es gibt mehr als 300 Alterstheorien, eine davon ist die Radikaltheorie?, erläutert Dr. Thorolf Brosche, der seit 26 Jahren als Chemiker in dem Institut zusammen mit der Biologin Dr. Barbara Fischer, die schon seit zwölf Jahren da ist, arbeitet. Die freien Radikale werden verantwortlich gemacht für Entzündungen und chemisch gesehen sind dies Oxidationsvorgänge. Diese hochreaktiven Stoffwechselprodukte können zum Beispiel die Zellmembranen schädigen, sie greifen Fette und Eiweiße an. Schon seit Mitte der 1950er Jahre werden sie als Schlüsselfaktoren des Alterungsprozesses angesehen, da sie den Körper einem ?oxidativen Stress? aussetzen. Seit über 20 Jahren hat sich Brosche auf einen Radikalfänger spezialisiert: die Plasmalogene.
Die Plasmalogene sind Phospholipide und Bestandteile der Zellmembran. Bei Alzheimer-Patienten sind diese Radikalfänger im Gehirn und im Blutplasma beispielsweise deutlich reduziert. Das haben schon japanische und amerikanische Forscher gezeigt. Doch ob man damit, wie diese Wissenschaftler glauben, einen Frühmarker für Alzheimer gefunden hat, bezweifelt Brosche: ?Das ist der Traum eines jeden Altersforschers, aber soweit sind wir noch lange nicht, dass wir sieben Jahre vorher sagen können, wer dement wird oder nicht.?
Als erstem gelang Brosche der Nachweis dass die Plasmalogene auch bei Parkinson-Patienten vermindert sind. Außerdem untersuchte er, wie es mit ihnen nach einem Herzinfarkt oder bei Herzrhythmusstörungen aussieht. Den Chemiker interessierte, ob sich deren Zahl und damit das antioxidative Potenzial bei Herzinfarktpatienten nach Aufweitung der betroffenen Herzarterie und Einsetzen eines Stents und bei Patienten, deren Rhythmusstörungen durch eine so genannte Katheterablation behandelt wurden, wieder vergrößert. Das Ergebnis: Noch 120 Tage nach dem Eingriff wiesen die Herzinfarktpatienten niedrigere Plasmalogenwerte auf. ?Sie sind also einem dauerhaften oxidativen Stress ausgesetzt?, erläutert Brosche.
In der populärwissenschaftlichen Literatur und in Gesundheits- und Wellnessblättern erfreuen sich die freien Radikale bei den Themen Alter und vor allem Anti-Aging einer großen Beliebtheit. Nahrungsergänzungsmittel wie Vitamin E oder neuerdings auch Coenzym Q10 sollen, so die Produktwerbung, diese Radikale unschädlich machen. Von solchen Sprüchen hält Brosche wenig, er vertraut nur Fakten. Und gerade die sind bei den freien Radikalen nicht leicht zu erhalten. Weil sie sich derart aggressiv auf Fett- oder Eiweißmoleküle stürzen, ist ihr ?Leben? nur von äußerst kurzer Dauer. Daher ist ihre Konzentration im Blut oder im Serum äußerst gering, und damit sind die freien Radikale nur sehr schwer nachzuweisen. ?Da hilft nur die indirekte Messung?, meint Brosche. Gemessen werden dann die Gegenspieler dieser freien Radikale oder ihre Folgeprodukte, also die Spur der Zerstörung, die sie hinterlassen.
Pikogramm als entscheidende Größe
Was Brosche chemisch unter die Lupe nimmt, untersucht Dr. Barbara Fischer molekularbiologisch. In jüngster Zeit beschäftigt sich die Biologin intensiv mit der Veränderung des Potenzials zur Gefäßneubildung im Alter, der so genannten Angiogenese. Da im Nürnberger Institut schon seit zehn Jahren der Tierstall leer ist, musste sie auf Gewebeproben aus Basel zurückgreifen. Dort pflanzte man Ratten unterschiedlichen Alters Teflonringe ein und untersuchte, wie sich innerhalb des Ringes neues Gewebe und vor allem neue Gefäße bildeten.
Ohne Christine Kokott, seit 25 Jahren als versierte Technische Assistentin im Institut, wären all diese Projekte nicht möglich gewesen. ?Sie ist die gute Seele des Instituts? meint die Biologin. Schließlich bereitet Kokott die Proben vor, die dann Fischer, Brosche und die anderen forschenden Ärzte analysieren und auswerten. Dabei geht es nicht selten um Größenordnungen von Pikogramm, also um 0,000 000 000 001 Gramm.
Damit Fischer die Gewebeproben der Ratten auswerten kann, schneidet die Technische Assistentin die gekühlten in Paraffin gegossenen Proben in hauchdünne, tausendstel Millimeter dicke Schichten, gibt sie auf Objektträger und färbt sie an, so dass dann Fischer unter dem Mikroskop Zellen oder Gefäße nicht nur zählen, sondern auch ausmessen kann. Bei 400-facher Vergrößerung konnte Fischer dann nachweisen, dass die Zahl der Gefäßneubildungen mit steigendem Alter zurückgeht, die Gesamtfläche der Gefäße aber gleich geblieben ist. Die geringere Zahl der Gefäße wird offensichtlich durch einen größeren Durchmesser ausgeglichen.
Basteln auf hohen Niveau
?Das mit dem Durchmesser hätte ich nicht gedacht?, gibt Fischer unumwunden zu. Deswegen ist sie aber nicht enttäuscht: ?Das ist eben Wissenschaft, es gibt nie der Weisheit letzten Schluss.? Das entmutigt weder sie, noch Brosche. Im Gegenteil. ?Forschung ist eben Basteln auf hohem Niveau?, sagt Brosche. Geht die eine Methode nicht, probiert man eben eine andere.
Während die eigentlichen Studien, für die oft PD Dr. Thomas Bertsch, der Leiter des Instituts für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin des Klinikums Nürnberg, wichtige Hilfestellung leistet, in der Regel nur drei bis vier Monate dauern, zieht sich die Rekrutierung der Probanden dagegen oft bis zu einem Jahr hin. So brauchte Fischer für eine Studie über Botenstoffe, die Entzündungsreaktionen im Körper regulieren, Probanden über 75-Jahre, die weder an Krebs, noch an arteriellen Verschlusskrankheiten, Schlaganfall oder chronischen Entzündungen litten. Und sie mussten ? das ist stets das Wichtigste ? auch noch damit einverstanden sein, sich für eine solche Studie zwei kleine Röhrchen Blut abnehmen zu lassen. ?Die Zustimmung zu erhalten, ist nicht immer einfach, weil die Betreffenden sich davon ja keinen Nutzen für ihre persönliche Lage versprechen?, berichtet Fischer.
Trotz dieser Klippen und immer wieder unerwarteter Ergebnisse finden Fischer und Brosche das Erforschen von Alterungsprozessen ?richtig spannend und wahnsinnig interessant?. Das geht auch Kokott so. Sie liebt ihre Arbeit: ?Das ist keine Routinearbeit und jeder Tag ist anders?, sagt sie wie auch Inge-Maria Uhmann, die als Seretärin die Aktivitäten des gesamten Teams mit koordieniert.
Globale Kompetenz in Nürnberg
Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen sich dann in renommierten Wissenschaftsjournalen wie The Lancet, Neurobiology of Aging und im Journal of the American Geriatrics Society und auf Deutsch in der Zeitschrift für Gerontologie und Geriatrie nachlesen. Einige Projekte wurden auch preisgekrönt. Solche Erfolge sind notwendig, um an Fördermittel heranzukommen. So fördert nun die Schöller-Stiftung mit insgesamt 1,2 Millionen Euro ein Forschungsprojekt zur richtigen Ernährung älterer Menschen.
Bis 2012 soll damit an der Universität Erlangen-Nürnberg eine neue Professur für klinische Ernährung im Alter etabliert werden. Institutsleiter Sieber geht es darum, die Mangelernährung im Alter als Problem ins Bewusstsein zu rücken und zu erforschen. Schließlich führt der Abbau von Muskelmasse und die Verschlechterung des Immunsystems als Folge von Mangelernährung sehr häufig zum Verlust der Selbstständigkeit alter Menschen.
Durch die Forschungsarbeiten gerade auf diesem Gebiet hat das Institut, so Sieber, ?in Europa eine Landmarke gesetzt?. Bei diesen oder anderen Themen könne sich Nürnberg durchaus mit Instituten wie dem Centre de Geriatrie in Toulouse, dem Alzheimer Disease Research Center in St. Louis in Missouri, dem Johns Hopkins Hospital in Baltimore oder der Universität Tokio messen. ?Als geriatrisches Kompetenzzentrum ist Erlangen-Nürnberg erfreulicherweise global ein Begriff?, resümiert Sieber zufrieden.
Denkfabrik zum Thema Altern
Das Institut für Biomedizin des Alterns der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg in der Heimerichstraße neben dem Klinikum wurde im Februar 1980 als erstes deutsches Institut für Gerontologie mit den Schwerpunkten Medizin und experimentelle Gerontologie eingeweiht. Es war der Abschluss eines langen Weges, denn experimentelle Gerontologie war noch in den 1960er und 1970er Jahren in Deutschland absolutes Neuland. Der Durchbruch kam 1973, als an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ein Lehrstuhl für Innere Medizin (Geriatrie) eingerichtet wurde.
Das Besondere dieses Lehrstuhls ist die enge Kopplung des Instituts an die Klinik für Geriatrie des Klinikums Nürnberg und an die zur Klinik gehörenden Geriatrischen Tagesklinik, Toxikologischen Intensivstation und Giftinformationszentrale. Lehrstuhl, Institut und Klinik haben eine gemeinsame Leitung. So können vor allem wissenschaftliche Projekte mit klinischen Schwerpunkten in einer engen Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des Instituts und der Klinik bearbeitet werden.
Das Institut ist als Laboratorium aufgebaut mit einer Biologin, einem Chemiker, einer Technischen Assistentin und einer Sekretärin. Ihre Stellen werden von der Universität finanziert. Über Fördergelder unterschiedlichster Institutionen und Stiftungen werden sechs weitere Stellen finanziert. Das Gebäude in der Heimerichstraße 58 stellt die Stadt Nürnberg zur Verfügung.
Die Forschung konzentriert sich auf die Bereiche Klinische Pharmakologie und Toxikologie im Alter, Stoffwechsel und Ernährung, Molekulares und zelluläres Altern und Rehabilitation im Alter. Durch internationale Symposien sowie durch Veröffentlichungen in renommierten Fachzeitschriften hat sich das Institut weltweit einen Namen gemacht. In Deutschland ist es in Verbindung mit der Geriatrie des Klinikums die Denkfabrik zum Thema Alterungsprozesse.Autorin/Autor: Bernd Siegler
