Seneszenz
Altersveränderungen auf Ebene der Zelle, Gewebe oder Organe sind in der Regel schädlich für den Organismus und können mit späteren Funktionseinbußen verbunden sein, ohne allerdings notwendigerweise zu Krankheiten führen zu müssen. Mehren sich diese physiologischen Abbauprozesse und sind primäre und sekundäre Altersveränderungen (Kapitel 1) mit ausgeprägten Funktionseinbußen verbunden oder führen zu Krankheiten, spricht man auch von einem Status der Seneszenz. Dieser wird in der Regel im höheren Alter erreicht.
Menschen werden immer älter
Die Lebenserwartung steigt kontinuierlich an (Abb. 2.1). Durch bessere medizinische Versorgung und verbesserte Lebensumstände lässt sich nach Fries (2005) die Morbidität aber länger hinauszögern als die Mortalität. Die Phase der Seneszenz wird also kürzer („Compression of morbidity“).
Inter- und intraindividuelle Variabilität
Abbildung 2.2 fasst exemplarisch Altersveränderungen in verschiedenen Organen und Körperfunktionen zusammen. Dabei sollte (wie bereits in Kapitel 1 angesprochen) berücksichtigt werden, dass die dargestellten Veränderungen Mittelwerte beschreiben und die individuellen Veränderungen deutlich nach oben oder unten von diesen Mittelwerten abweichen können (interindividuelle Variabilität). Auch laufen einzelne biologische Alterungsprozesse nicht alle zur gleichen Zeit und auch nicht gleich intensiv ab (intraindividuelle Variabilität).
Abb. 2.1: Verbleibende Lebenserwartung von Neugeborenen und 70-Jährigen in Deutschland 1881 – 2010 (Statistisches Bundesamt, o. J.). Die Zunahme der Lebenserwartung von Neugeborenen bis in die 1960er Jahre beruht vor allem auf einer Abnahme der Säuglingssterblichkeit. Seitdem nimmt die verbleibende Lebenserwartung von Neugeborenen (durchgezogene Linie) wie auch von Menschen jenseits der 70 (gepunktete Linie) stetig zu.
Abb. 2.2: Die Leistungsfähigkeit der Organe des menschlichen Körpers eines 75-Jährigen im Vergleich zu einem 30-Jährigen (in Prozent) (nach Hahn, 1998).
Biologische Alternstheorien
Biologische Alter(n)stheorien versuchen entweder das „Warum“ (ultimate Theorien) des Alterns zu erklären oder das „Wie“ (proximate Theorien; Abbildung 2.3). Diesen zwei Perspektiven können wiederum zahlreiche Einzeltheorien zugeordnet werden (Ho et al., 2008). Mittlerweile wird allerdings davon ausgegangen, dass es nicht die eine biologische Alter(n)stheorie gibt, mit der alle Alter(n)sphänomene erklärt werden können und die eine befriedigende Antwort auf die Frage liefert, was darüber entscheidet, wie alt wir werden und wie alt wir werden könn(t)en. Die Theorien des Alterns bilden vielmehr ein Mosaik. Altern ist dabei eher das Resultat der Interaktion verschiedener Charakteristika und Prozesse als das eines einzelnen Prozesses (siehe auch „Nature-Nuture“-Debatte, Kapitel 1).
Biologische Alternstheorien bilden ein Mosaik an Erklärungsansätzen für das wie und warum des Alterns.
Warum altern wir?
Ultimate Theorien verstehen Altern aus Sicht der Evolutionstheorie als Ergebnis eines deterministischen Programms und fragen nach dem „Warum“. Gründe für ein solches evolutionär entstandenes genetisches Alterungsprogramm sind in Fortpflanzungs- und Rekombinationsstrategien und in Strategien zur Begrenzung der Population zu sehen. Mit der Fortpflanzung auftretende Rekombinationen des Erbguts erlauben eine selektive Anpassung an sich verändernde Umweltbedingungen. Um eine Überpopulation zu vermeiden, sind dabei schnellere Zyklen des Generationswechsels mit kürzeren Lebensspannen, also früherer Alterung korreliert (Ho et al., 2008). Die Mehrzahl der Theorien dieser Perspektive befasst sich mit der Wirkung von Genen auf das biologische Altern im Sinne eines programmierten Zelltods oder von Genen, deren Produkte das Altern beschleunigen oder hinauszögern. Sie werden deshalb auch als Theorien des programmierten Alterns bezeichnet.
Wie altern wir?
Proximate Theorien fragen nach dem „Wie“ und sehen das Altern in der Regel als Folge stochastischer Abbau- und Schädigungsprozesse über die Zeit. In diesem Sinne ist Altern und schließlich Tod eine Folge abnehmender Reparaturkapazität für akkumulierende Fehler und Schäden auf zellulärer Ebene. Sie werden deshalb auch unter den Schadens- oder Schädigungstheorien zusammengefasst. Es besteht dabei keine einheitliche Systematik. Die proximaten Theorien beleuchten Altern auf unterschiedlichen Ebenen, wobei molekulare Theorien überwiegen. Auch sind die gleichen Theorien z. T. mit unterschiedlichen Namen belegt. Derzeit existieren etwa 300 Alternstheorien (Beyer, 1997), die jeweils unterschiedliche Phänomene des Alternsprozesses auf unterschiedlichen Ebenen von der Einzelzelle bis zu Funktionssystemen aufgreifen oder beschreiben.
Abb. 2.3: Biologische Alternstheorien.
Theorien des programmierten Alterns
Maximale Lebensdauer
Programmtheorien (auch genetische Theorien genannt) des Alterns entstanden aus Befunden, die zeigen, dass die Lebensspanne innerhalb von Säugetier-Spezies sehr konstant ist, zwischen Spezies aber stark variiert. Auch scheint die maximale Lebensdauer der Menschen in den letzten Jahrhunderten und Jahrtausenden unverändert etwa 120 Jahre zu betragen. Gezeigt wurde außerdem, dass Menschen mit langlebigen Eltern und Großeltern länger leben als Personen, deren Eltern vor dem 50. Lebensjahr starben.
Die meisten Theorien dieser Perspektive gehen von genetisch gesteuerten Alterungsprozessen aus, die letztendlich zum Tode führen. So stirbt der Organismus nach der Hypothese der genetisch aktiv gelenkten Alterung nach einer ‚programmierten‘ Zeit. Sehr prominent ist die Hypothese, dass die maximale Zahl an Zellteilungen genetisch bestimmt und damit eine Art biologische Lebensuhr genetisch programmiert ist.
Die meisten unserer Körperzellen werden regelmäßig ersetzt, wobei alternde, funktionell abbauende Zellen durch neue Zellen ersetzt werden, die deren Funktion übernehmen. Hayflick und Moorhead (1961) zeigten, dass, mit Ausnahme der Knochenmarksstammzellen und Krebszellen, Zellen in vitro eine begrenzte Teilungsfähigkeit haben. Nach Erreichen des Zellteilungslimits gehen diese Zellen in eine Art Ruhezustand über, der als zelluläre Seneszenz bezeichnet werden kann und mit dem Absterben der Zelle endet. So können sich Bindegewebszellen in einem Nährmedium bis zu 50-mal teilen, aber nicht öfter.
Telomerhypothese
Im Zusammenhang mit den Befunden von Hayflick und Moorhead wurde als ein Erklärungsansatz die sogenannte Telomerhypothese entwickelt, die heute zu den populärsten Alternstheorien zählt. Voraussetzung für eine vollständige Replikation der Chromosomen ist es, dass ihre Enden verlängert werden. Hierfür sorgt das Enzym Telomerase. In allen ausgereiften Zellen des Menschen und der Säugetiere wird keine Telomerase mehr gebildet, sodass es mit jeder Replikation zu einer Verkürzung der Chromosomen kommt. Unterschreiten diese eine kritische Länge, sterben die Zellen ab.
Todesgene
Viele Forscher sind auf