Die Sirtuine sind eine Gruppe von 7 Proteinen, die schon seit längerem im Fokus der Langlebigkeit stehen. Sie nehmen Einfluss auf viele verschiedene Signalwege im Körper und konnten in Studien zu einer Lebensverlängerung von mehr als 30% führen. Diese Lebensverlängerung wird durch verschiedene Faktoren erzielt. Aktive Sirtuine schützen unsere DNA vor Schäden, bekämpfen übermäßige Entzündungsreaktionen und können unserem Körper dabei helfen, nicht mehr funktionsfähige Zellen auszusortieren. Aus diesem Grund ist die Wissenschaft dahinter mehr über diese potentiell lebensverlängernden Proteine und ihre Aktivierung herauszufinden.
Wir zeigen dir, wie die Sirtuine auf molekularer Ebene funktionieren, wie man die gesundheitsförderlichen Eigenschaften von Sirtuinen aktivieren kann und was die Sirtuin-Diät mit der Sängerin Adele zu tun hat.
Was ist überhaupt die Epigentik?
Bevor wir tiefer in das Feld der Sirtuine eintauchen, benötigen wir ein bisschen Hintergrundwissen über die Epigenetik. Die Vorsilbe Epi bedeutet so viel wie „drüber“ oder „drauf“ und genau darum geht es. Jede Zelle unseres Körpers besitzt zwar den kompletten Bauplan aller Proteine, zusammengerollt in der DNA, aber wir benötigen nie den gesamten Plan.
Stell dir das Ganze wie eine riesengroße Anleitung vor und Teile dieser Anleitung sind mit farbigem Papier überklebt, sodass du diese Abschnitte nicht lesen kannst. So in etwa kannst du dir Methylierungen vorstellen. Dies sind chemische Prozesse, die bestimmen, welche „Bauanleitungen“ (Proteine) in einer Zelle abgelesen und produziert werden und welche eben nicht.
Je nach Zellart, sieht dieses Muster ganz anders aus. Eine Herzmuskelzelle benötigt andere Proteine als eine Leberzelle, auch wenn sie beide in der Theorie die Bauanleitung für alle Proteine besitzen. Dieses Muster (die Epigenetik), welche Proteine abgelesen werden und welche nicht, ist aber nicht starr, sondern stark variabel.
Unser Lebensstil hat einen enormen Einfluss auf unsere Epigenetik. Sport, Rauchen, Schlaf, psychische Gesundheit – all das spiegelt sich in der Epigenetik wider.
Gesunde Ernährung kann unsere Epigenetik maßgeblich positiv beeinflussen.
Sirtuine und Epigenetik
Gerät dieses Muster jedoch durcheinander, z.B. im Alter durch zunehmenden oxidativen Stress, dann kann sich das Methylierungsmuster so verändern, dass die Zelle falsche Proteine produziert und dadurch funktionsunfähig wird. Um bei dem Beispiel zu bleiben, wenn eine Leberzelle nicht mehr zuverlässig die Proteine produzieren kann, die sie für ihre Entgiftungsaufgabe braucht, dann wird sie funktionsunfähig und kann im schlimmsten Fall entarten.
Diese Art von Schaden nimmt im Alter immer mehr zu. Und hier kommen die Sirtuine ins Spiel. Forscher haben herausgefunden, dass gewisse Proteine einen schützenden Effekt haben können, darunter die Sirtuine. Wenn wir es schaffen, dass unser Körper mehr Sirtuine produziert, dann hat dies positive Auswirkungen. Wie genau, das erklären wir dir jetzt.
Knock-Out Mäuse – wie finden Wissenschaftler die Funktion von Genen heraus?
Hast du dich mal gefragt, wie Forscher überhaupt herausfinden können, wie gewisse Gene oder Proteine funktionieren?
Eine bekannte Methode ist die sogenannte Knock-Out Maus. Durch die Fortschritte in der Gentechnologie können Wissenschaftler präzise einzelne Gene herausschneiden. Dies hat man auch mit den Sirtuinen gemacht, mit teils drastischen Ergebnissen. Ohne die Sirtuin-Gene (das heißt, auch ohne die Sirtuin Proteine) hatten viele Mäuse das Erwachsenenalter gar nie erreicht. Dies war der erste Hinweis, dass die Sirtuine eine wichtige Rolle im Körper spielen.
Und wie sieht es andersherum aus? Was passiert, wenn viel Sirtuine vorhanden sind? Auch hier gibt es einen Trick in der Forschung. Man kann sogenannte Promotorstellen aktivieren. Du kannst dir das wie einen Boost in der Produktion vorstellen. Wird der Promotor aktiviert, werden, in diesem Fall, mehr Sirtuine produziert. Das Interessante dabei. Die Tiere lebten länger und waren gesünder.
Jetzt haben wir die Grundlagen gelegt. Sirtuine scheinen eine wichtige Rolle in der Langlebigkeit zu spielen. Sie werden als einer der vier wichtigsten Langlebigkeitspfade bezeichnet. Der nächste Schritt ist herauszufinden, wie wir (ohne Genmanipulation) die Sirtuine aktivieren können und welche Mitglieder der Sirtuin Familie für welchen Effekt verantwortlich ist.
Die Sirtuin-Familie
Wenn wir von den Sirtuinen sprechen, dann können wir zwischen den Sirtuin-Genen und den Sirtuin Proteinen unterscheiden. In den Genen versteckt sich der Bauplan für die einzelnen Familienmitglieder. Sieben Stück sind bis jetzt bekannt. Was machen sie nun und wo finden wir sie?
Sirtuine sind sogenannte NAD-abhängige Histon Deacetylasen. Wenn du nicht gerade Biochemie studiert hast, wird dir das wahrscheinlich nichts sagen. Aber keine Sorge, wir bringen dir dieses komplexe Thema näher. Dazu starten wir mit NAD.
Sirtuine und NAD – ein effektives Duo
NAD ist die Kurzform von Nicotinamid Adenin Dinucleotid. Es ist ein wichtiges Co-Enzym in unserem Körper, welches wir vor allem in den Kraftwerken unserer Zellen, den Mitochondrien, finden. Die Sirtuin Proteine brauchen NAD als eine Art Treibstoff, um ihre biochemischen Reaktionen durchführen zu können.
Ohne NAD können die Sirtuine also nicht richtig funktionieren. Diesen Fakt kannst du dir schon mal merken, denn er spielt beim Alterungsprozess eine wichtige Rolle. Der NAD-Stoffwechsel ist ein eigenes, vielschichtiges Thema. Um es kurz zu machen, sinken die NAD-Spiegel im Alter. Hierin sehen Forscher einen der Hauptgründe für das Altern.
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Sirtuine und die Epigenetik
Jetzt haben wir im ersten Schritt klären können, dass Sirtuine NAD benötigen. Doch was bedeutet der Rest von „NAD-abhängige Histon Deacetylasen“?
Zunächst zu den Histonen. Diese Proteine sind wichtig, um die DNA möglichst platzsparend im Zellkern zu speichern. Eine Analogie dazu wären Lockenwickler. Die DNA (die Haare), wird mehrfach um die Lockenwickler (Histone) gewickelt und so verstaut.
Erinnerst du dich noch an die Methylierungen? Die farbig markierten Stellen im Bauplan der DNA, die dafür sorgen, dass gewisse Proteine nicht produziert werden? Nun, es gibt noch eine weitere, regulatorische Ebene darüber. Die Histone können auch durch Moleküle, z.B. durch Acetyl-Gruppen, markiert werden. Je nach Markierung, lässt sich die zusammengerollte DNA leichter oder schwerer vom Histon lösen. Damit kann unser Körper nochmal Einfluss darauf nehmen, welche Proteine eher produziert werden.
Genau hier greifen die Sirtuine ein. Als NAD-abhängige Histon Deacetylasen entfernen die Sirtuine Acetylgruppen von den Histonen. Somit beeinflussen sie, welche Gene in der Zelle abgelesen werden – und welche nicht.
Sirt 1 – das „älteste“ Mitglied der Familie
Wenn wir hier von Alter sprechen, dann meinen wir die Reihenfolge, in der die Moleküle entdeckt worden sind.
Die Sirtuin Familie hat insgesamt sieben Mitglieder, welche sich in ihrer Herkunft unterscheiden. Sirt 1 findet man am ehesten im Zellkern aber auch im Zellwasser, während Sirt 3 und Sirt 4 in den Mitochondrien sind – und in ihrer Funktion. Wir hatten ja schon mal das komplizierte Wort NAD-abhängige Histon Deacetylasen. Diese Funktion haben alle Sirtuine. Eine Acetylierung ist aber nicht die einzige Art die Histone mit biochemischen Markern zu versehen. Die Details würden den Rahmen dieses Artikels sprengen, aber du kannst dir merken, dass z.B. Sirt 6 auch andere Fähigkeiten besitzt..
Hohe Sirt 1 Werte konnten beispielsweise in Studien zu einigen gesundheitlichen Vorteilen führen. Doch wie kannst du Sirtuine aktivieren? Einer der potentesten Sirt1 Aktivatoren ist das in roten Weintrauben enthaltene Resveratrol. Dr. David Sinclair , einer der renommiertesten Altersforscher, hat in seinen Studien sich insbesondere auf die Wirkung von Resveratrol auf die Sirtuine konzentriert.
Ein weiterer Weg die Sirtuine zu aktivieren, ist das Fasten. Mehr dazu später.
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Sirt 6 – ein potentieller Kandidat für ein längeres Leben
Sirt 6 wurde als eines der letzten Moleküle entdeckt. Neben Sirt 1 zeigte die Aktivierung von Sirt 6 die vielversprechendsten Ergebnisse in der Alternsforschung. Sirt 6 trägt dazu bei die DNA stabil zu halten und vor altersbedingten Schäden zu schützen. Daneben sorgt Sirt 6 bei einer Aktivierung für eine reduzierte Entzündung und konnte die Blutzuckerkontrolle verbessern.
In Mäuseexperimenten alterten die Tiere mit niedriger Sirt 6 Aktivierung deutlich schneller. Konträr dazu waren die Mäuse mit einem hohen Sirt 6 Spiegel gesünder und lebten länger. Wie können wir nun Sirt 6 aktivieren? Ausgewählte sekundäre Pflanzenstoffe können dies, wenn auch erst in hohen Konzentrationen. Eine andere Möglichkeit stellt braunes Seegras (Fucus dichitus) dar, welches in Studien zu einer starken Sirt 6 Aktivität führte.
Sirtuine und Oxidativer Stress – was uns im Alter anfälliger macht
In unserem Körper herrscht ein sensibles Gleichgewicht. Durch die verschiedenen Stoffwechselprozesse entstehen immer wieder freie Sauerstoffradikale (ROS), die unsere DNA beschädigen können. Aus diesem Grund gibt es sogenannte ROS-Fänger, z.B. das Glutathion, die dazu beitragen, dass nicht zu viel Schaden entsteht.
Je älter wir werden, desto mehr kippt dieses Gleichgewicht in Richtung ROS. Es entstehen mehr Schäden in der DNA, die nicht mehr rechtzeitig repariert werden können.
Hier können die Sirtuine helfen, indem sie Signalwege innerhalb der Zelle aktivieren, die für einen stabileren Metabolismus sorgen.
Entzündung – ein großer Begriff mit einem komplexen Hintergrund
Sirtuine können Entzündungen im Körper reduzieren. Doch was bedeutet das konkret? Wie kann ein Stoff antientzündlich sein?
Dazu müssen wir uns kurz anschauen, was eine Entzündung überhaupt ist. Unser Immunsystem besteht aus einer ganzen Reihe von spezialisierten Zellen. Da all diese Zellen keine Augen, Ohren und Münder haben, mit denen sie sich orientieren können, sind sie auf eine andere Art von Kommunikation angewiesen. Chemische Botenstoffe, auch Mediatoren genannt. Dazu zählt beispielsweise Histamin.
Verletzen wir uns, z.B. durch einen kleinen Hautschnitt, dann werden sofort an dieser Stelle ganz viele Entzündungssignale ausgeschüttet, die im Gegenzug Immunzellen anlocken. Eine solche Entzündung ist also hilfreich für unsere Gesundheit.
Nun gibt es aber auch „leisere“ Entzündungsherde. Das Bauchfett gibt beispielsweise Entzündungshormone und Mediatoren ab, die im Zusammenhang mit einigen Erkrankungen stehen. Im Alter spielt das sogennante „Inflammaging“ als eines der 12 Hallmarks of Aging eine wichtige Rolle.
Du siehst, Entzündungen spielen eine große Rolle und hinter dem Begriff verstecken sich viele Unterkategorien. Viele Erkrankungen beruhigen auf einem aus den Fugen geratenen Entzündungsprozess, z.B. der Reizdarm, aber auch Allergien und entzündliche Gelenkerkrankungen. Hier gibt es mögliche Ansätze, dass eine Aktivierung der Sirtuine helfen könnte, die Symptome besser in den Griff zu bekommen.
Sirtuine und Autoimmunerkrankungen – neue Therapieansätze für die Zukunft?
Bei Autoimmunerkrankungen reagiert das eigene Immunsystem über und greift körpereigene Strukturen an, die es fälschlicherweise für fremde Erreger hält. Eine dieser Erkrankungen ist die weit verbreitete Hashimoto-Thyreoiditis, bei der das Immunsystem nach und nach die Schilddrüse zerstört.
In einer neueren Studie haben Forscher herausgefunden, dass eine Unteraktivierung von Sirt 1 möglicherweise zu der Entstehung von Hashimoto beitragen kann. Hieraus ergibt sich ein möglicher, neuer Ansatz für die Behandlung der weit verbreiteten Schilddrüsenerkrankung.
Sirtuin Diät (Sirt-food) – Adeles Geheimnis zum Abnehmen
Wie kannst du nun die Sirtuine aktivieren? Dies geht zum einen durch eine Reihe sekundärer Pflanzenstoffe, wie Resveratrol oder Luteolin. Außerdem kann eine verringerte Nahrungszufuhr in Form von Fasten die Sirtuine aktivieren, genauso wie Sport.
Die britische Sängerin Adele hat mit einer speziellen Sirtuin Diät nach eigenen Angaben mehrere Kilos abgenommen. Die Idee dahinter ist durch die Kombination aus verschiedenen Nahrungsmitteln und einer Kalorienrestriktion Sirt 1 zu aktiveren, denn dieses wird hauptsächlich für die positiven Veränderungen verantwortlich gemacht.
Lebensmittel, die in der Sirtuin Diät vorkommen sind allesamt reich an sekundären Pflanzenstoffen. Dazu zählen:
- Viel grünes Gemüse, wie Spinat oder Brokkoli (enthält Sulforaphan)
- Nüsse (enthalten Omega 3 Fettsäuren)
- Tofu (enthält Spermidin)
- Kurkuma, Chili und Zimt (wirken antientzündlich)
- Petersilie, Thymian (enthalten Apigenin)
- Zwiebeln und Kapern
- Rotwein (enthält Resveratrol)
- Schwarzer und grüner Tee (enthält EGCG)
- Olivenöl (enthält gesunde Fette)
- Äpfel
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Was passiert beim Fasten auf molekularer Ebene?
Fasten ist auch bei der Sirtuin Diät (auch sirt-food Diät) ein wichtiger Aspekt. Durch den Nährstoffmangel werden die Zellen in eine Art „Überlebensmodus“ gebracht. Die Sirtuine werden durch diesen Energiemangel aktiviert und sorgen dafür, dass die alten Zellen wieder möglichst fit gemacht werden.
Die Sirtuine können außerdem dabei helfen, dass „Zombiezellen“, sogenannte seneszente Zellen, aussortiert werden. Dies sind Zellen, die sich in einem Zwischenzustand zwischen funktionsfähig und tot befinden. Die genauen Hintergründe haben wir dir in zwei anderen Beiträgen ausführlich aufgearbeitet. Einmal der spannende Aspekt der „Zombiezellen“ und was diese mit dem Altern zu tun haben und der zweite Artikel gibt dir einen tieferen Einblick in die Welt des Fastens. Wir schauen uns dort an, ob es medizinische Gründe für ein Fasten gibt, welche molekularen Signalwege beeinflusst werden und welche Arten von Fasten es gibt.
Fazit zum Thema Sirtuine
Die Sirtuine könnten einen Durchbruch in der Longevity-Forschung bedeuten. Mit ihnen haben wir einen Signalweg im Körper gefunden, der höchst wahrscheinlich für einige der Alterserscheinungen verantwortlich ist. Wenn wir es schaffen, die Sirtuine besser zu verstehen und herausfinden, wie wir sie effektiv auch im hohen Alter aktivieren können, dann eröffnen sich vielversprechende neue Wege für unsere Langlebigkeit.
