Freie Radikale lassen Haut schneller altern

Fehlerhaftes Gen schützt Hautzellen nicht mehr vor aggressiven Molekülen

5. August 2009

Wenn die Kraftwerke der Zellen - die so genannten Mitochondrien - nicht fehlerfrei arbeiten, kann dies Alterungsprozesse in der Haut beschleunigen. Ein internationales Forscherteam hat entdeckt, dass Haut- und Bindegewebszellen durch Veränderung eines einzigen Gens schneller absterben und dadurch Alterserscheinungen der Haut und der Knochen verursachen. (Nature Genetics, 2. August 2009)

(a), (b) Mitochondrien dargestellt mit Eletronenmikroskopie. Abnorme Struktur bei Cutis-laxa Patienten (b) verglichen mit gesunden Kontrollzellen (a). Darstellung der Mitochondrien mittels Farbstoff (rot) in Kontrollzellen (c) und Patientenzellen (d). Zugabe von reaktivem Sauerstoff (H2O2) führt zur Zerstörung der Mitochondrien in Patientenzellen.

Die neuen Ergebnisse belegen erstmals, dass vorzeitige Hautalterung (Cutis laxa) in Verbindung mit geistiger Behinderung durch Veränderungen des PYCR1-Gens verursacht werden kann. Als Cutis laxa (wörtlich: schlaffe Haut) bezeichnen Mediziner eine Gruppe von Erkrankungen, die mit vorzeitiger Alterung und schlaffer, faltiger Haut einhergehen. Cutis laxa kann bereits bei Kindern und Jugendlichen auftreten.

In der jetzt vorgelegten Studie untersuchten die beteiligten Wissenschaftler insgesamt 22 Familien, von denen 35 Mitglieder am Cutis-laxa Syndrom erkrankt waren. Zusätzlich zu den typischen Hautveränderungen, die normalen Alterungserscheinungen gleichen leiden alle Betroffenen schon im jugendlichen Alter unter Knochenschwund (Osteoporose). Mithilfe von neuesten Sequenzierungstechniken gelang es den Forschern, ein Gen auf Chromosom 17 zu identifizieren, das bei allen untersuchten Patienten verändert war. Das von diesem Gen gebildete Enzym PYCR1 ist in den Mitochondrien an der Produktion der Aminosäure Prolin beteiligt. "Prolin ist der wichtigste Bestandteil des Kollagens, des zentralen Strukturproteins des menschlichen Bindegewebes. Daneben ist es aber auch in der Lage, so genannte freie Radikale in der Zelle abzufangen", erläutert Stefan Mundlos vom Max-Planck-Institut für für molekulare Genetik in Berlin.

Mitochondrien spielen auch im normalen Alterungsprozess eine Rolle

Freie Radikale sind extrem reaktionsfreudige Moleküle, die ständig innerhalb der Mitochondrien gebildet und z.B. für die Infektionsabwehr des Organismus benötigt werden. Wenn jedoch sehr viele dieser Moleküle in den Zellen entstehen, können diese dadurch geschädigt oder sogar zerstört werden. Die Forscher konnten nachweisen, dass Mutationen von PYCR1 Haut- und Bindegewebszellen empfindlicher gegenüber freien Radikalen macht. Sie sterben dann sehr viel schneller ab als normal und rufen dadurch die typischen Haut- bzw. Bindegewebsveränderungen hervor. "Eine Fehlfunktion der Mitochondrien wird auch mit dem normalen Alterungsprozess und den damit verbunden Veränderungen, z.B. an Haut und Knochen, in Verbindung gebracht", so Mundlos.

Nun wollen die Wissenschaftler herausfinden, ob Veränderungen des Prolinstoffwechsels mit Alterung einhergehen und ob die altersabhängigen Veränderungen des Bindegewebes verzögert werden können, wenn sie das PYCR1-Gen stimulieren oder den Mitochondrien zusätzlich Prolin zuführen.

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