Replikative Seneszenz als Alternsmodell: Die Rolle von oxidativem Streß und Telomerenverkürzung – eine Übersicht

Zusammenfassung

Als replikative Seneszenz wird der irreversible Verlust der Teilungsfähigkeit menschlicher und tierischer Zellen in der Kultur bezeichnet. Die Abhängigkeit der in der Kultur noch möglichen Populationsverdoppelungen explantierter Zellen vom Spenderalter sowie der maximalen Lebensspanne der Spezies, der die Zellen entnommen wurden, ließen die replikative Seneszenz als ein geeignetes Modellsystem für zelluläres Altern erscheinen.

Die Telomeren in humanen somatischen Zellen verkürzen sich mit jeder Zellteilung in vitro, während die Telomerenlänge in immortalen und Tumorzellen durch Aktivierung des Enzyms Telomerase konstant gehalten wird. Die Vermutung, daß die Telomerenverkürzung ursächlich für die limitierte replikative Lebensspanne humaner Zellen sein könnte, wurde bestätigt: Verkürzung der Telomeren humaner Zellen ist der entscheidende Schlüssel zur replikativen Seneszenz in vitro.

Wir haben nachgewiesen, daß oxidative Belastung eine Ursache der Telomerenverkürzung ist. Telomeren wirken als Sensoren für oxidativen Streß.

Telomeren verkürzen sich ebenfalls während des humanen Alterns in vivo, allerdings in individuell sehr unterschiedlichem Maße. Telomerenverkürzung in vivo könnte eine kausale Rolle für das Altern des humanen Immunsystems spielen. Unsere Ergebnisse legen die Vermutung nahe, daß Telomerenverkürzung auch in vivo ein Maß für stattgefundene oxidative Schädigung sein und damit einen Marker des biologischen Alterns darstellen könnte.

Summary

Replicative senescence is characterized by the irreversible loss of division potential of cultivated human and animal cells. Correlations between the replicative potential in vitro and the age of the donor or the maximal lifespan of the species suggest replicative senescence to be an appropriate model for aging.

Telomeres of human somatic cells shorten with each cell division but are stabilized at constant length in tumors and immortal cells by the enzyme telomerase. The assumption of a causal role of telomere shortening for the limited lifespan of cells in vitro was borne out recently.

We could demonstrate oxidative stress as a main reason for telomere shortening. Telomeres are sensors for oxidative damage in the genome.

Telomeres shorten during in vivo aging as well: however, there are significant differences between individuals. Telomere erosion might play a major role for the aging of the immune system. Our data suggest that telomere shortening in vivo could reflect the cumulative amount of oxidative damage to the organism. It might be useful as a biomarker of aging.