Die Rolle der Proteostase im Altern: Wie wirkt sich das Verhalten der Proteinhomöostase auf die Gesundheit der Zellen aus?

Proteostase oder Proteinhomöostase ist ein Schlüsselprozess zur Aufrechterhaltung des Proteingleichgewichts in Zellen, indem sie deren Synthese, Faltung, Reparatur und Abbau reguliert. Eine ausreichende Proteinqualität gewährleistet die reibungslose Funktion von Zellen und Geweben. Störungen der Proteostase hingegen führen zur Ansammlung geschädigter Proteine, proteotoxischem Stress und der Entstehung altersbedingter Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson. Ziel dieses Artikels ist es, die Mechanismen der Proteostase und ihren Einfluss auf den Alterungsprozess darzustellen und Strategien zur Unterstützung dieses Prozesses zu diskutieren, um die Zellalterung zu verzögern.

Proteostasemechanismen: Aufrechterhaltung der Proteinqualität

Die Proteostase beruht auf drei zellulären Hauptsystemen:

  • Ubiquitin-Proteasom-System (UPS)Ubiquitin ist ein kleines Protein, das beschädigte oder fehlgefaltete Proteine markiert und sie im Proteasom gezielt abgebaut werden lässt. Proteasomen fungieren als „Maschinen“, die diese markierten Proteine in kürzere Peptide zerlegen. Die Aktivität des Proteasoms nimmt mit zunehmendem Alter ab, was zur Ansammlung beschädigter Proteine in Zellen und zur Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen wie Parkinson beiträgt.​.
  • AutophagieAutophagie ist der Prozess, bei dem große Proteinaggregate und dysfunktionale Zellorganellen entfernt werden, indem sie zu Lysosomen transportiert und dort abgebaut werden. Autophagie wird durch Hunger, oxidativen Stress und Zellschäden aktiviert. Mit zunehmendem Alter lässt die Autophagie nach, was zur Ansammlung toxischer Proteinaggregate im Gewebe, insbesondere im Gehirn, führt..
  • Hitzeschockproteine (HSPs): HSPs wie HSP70 und HSP90 wirken als Chaperone, die die korrekte Faltung von Proteinen unterstützen und deren Aggregation verhindern. Mit zunehmendem Alter nimmt die HSP-Expression ab, wodurch Zellen anfälliger für Proteinschäden durch oxidativen und toxischen Stress werden..

Proteostasestörungen und Zellalterung

Die Zellalterung ist mit einer Schwächung der Proteostasemechanismen verbunden, was zu Folgendem führt:

  • Ansammlung beschädigter ProteineEine Funktionsstörung des UPS und der Autophagie führt zur Ansammlung geschädigter Proteine und zur Bildung toxischer Aggregate, die die Zellfunktion destabilisieren. Beispiele hierfür sind die Ansammlung von Beta-Amyloid und hyperphosphoryliertem Tau-Protein bei der Alzheimer-Krankheit und die Aggregation von Alpha-Synuclein bei der Parkinson-Krankheit..
  • Proteotoxischer Stress: Die Ansammlung beschädigter Proteine verursacht toxische Effekte auf Zellen und führt zur Aktivierung von Zelltodprozessen wie Apoptose und Nekroptose. Proteotoxischer Stress ist ein wesentlicher Faktor für die beschleunigte Zellalterung und die Entstehung altersbedingter Erkrankungen..
  • Replikatives Altern und SASP: Seneszente Zellen scheiden entzündungsfördernde Faktoren aus, die die Proteostase in benachbarten Zellen stören, was zur Entstehung von Entzündungen auf Gewebeebene beiträgt und die Proteostase-Dysfunktion verschärft​.

Die Rolle der Proteostase bei altersbedingten Erkrankungen

Störungen der Proteostase sind ein Schlüsselfaktor bei der Entwicklung neurodegenerativer Erkrankungen und anderer altersbedingter Leiden:

  • Neurodegenerative ErkrankungenBei der Alzheimer-Krankheit führt eine gestörte Proteostase zur Ansammlung von Beta-Amyloid und Tau-Proteinen, die Neuronen zerstören und zu Demenz führen. Ähnlich verhält es sich bei der Parkinson-Krankheit: Die Ansammlung von Alpha-Synuclein in dopaminergen Neuronen trägt zu deren Degeneration bei.​.
  • Herz-Kreislauf-Erkrankungen: Eine Funktionsstörung der Proteostase in Kardiomyozyten führt zur Ansammlung beschädigter Proteine, was zur Störung der kontraktilen Funktion des Herzens und zur Entwicklung einer Herzinsuffizienz beiträgt.
  • Leber- und Nierenerkrankungen: Störungen der Proteostase in diesen Organen erhöhen das Risiko einer Leberzirrhose und eines chronischen Nierenversagens aufgrund der Ansammlung geschädigter Proteine und toxischer Aggregate​.

Der Einfluss des Lebensstils auf die Proteostase

  • Diät: Eine Ernährung, die reich an Antioxidantien und Polyphenolen ist, eine Kalorienbeschränkung und eine moderate Proteinaufnahme unterstützen die Proteinhomöostase.
  • Körperliche Aktivität: Regelmäßige körperliche Bewegung stimuliert die Autophagie und den HSP-Ausdruck, was die Proteostase unterstützt.
  • Stressabbau: Praktiken wie Meditation, Yoga und Achtsamkeit können die Proteingesundheit beeinflussen, indem sie oxidativen Stress reduzieren und die Proteostase stabilisieren​.

Strategien zur Unterstützung der Proteostase zur Verzögerung der Alterung

Eine Verbesserung der Proteostase kann durch folgende Strategien erreicht werden:

  • Induktion der Autophagie: Kalorienreduzierte Diäten, intermittierendes Fasten und die Nahrungsergänzung mit Resveratrol, Curcumin und EGCG stimulieren die Autophagie und den Abbau beschädigter Proteine.
  • Stärkung des USV-Systems: Nahrungsergänzungsmittel wie Alpha-Liponsäure und NRF2-Aktivatoren unterstützen die Proteasomaktivität, was zur Entfernung beschädigter Proteine und zur Erhaltung der Zellgesundheit beiträgt.
  • Induktion der Hitzeschockprotein (HSP)-Expression: Techniken wie Sauna, Wärmetherapie und die Ergänzung mit Fisetin, Astragalin und Sulforaphan unterstützen die Synthese von HSPs, was die Proteinstabilität verbessert und das Risiko einer Proteinaggregation verringert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Proteostase ein Schlüsselelement der Zellgesundheit ist. Ihre Störung führt zur Ansammlung geschädigter Proteine, beschleunigter Alterung und der Entwicklung altersbedingter Krankheiten. Strategische Interventionen wie Ernährung, körperliche Aktivität, Pharmakotherapie und Nahrungsergänzung können die Proteostase unterstützen, den Alterungsprozess verzögern und die Langlebigkeit fördern.

Quellen:

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Der Text wurde mit Unterstützung der künstlichen Intelligenz OpenAI (ChatGPT) entwickelt, basierend auf einer umfassenden Überprüfung wissenschaftlicher Forschung und verfügbarer Quellen in der medizinischen und populärwissenschaftlichen Literatur.
Dieser Artikel dient ausschließlich zu Informationszwecken und ersetzt keinen ärztlichen Rat. Bevor Sie mit der Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln beginnen, konsultieren Sie einen Spezialisten.