09:45 05 Juni 2020
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    US-Biologen haben eine Formel zur Übertragung des Alters von Hunden in das menschliche Alter erstellt. Sie nutzten eine sogenannte epigenetische Uhr, die mit hoher Präzision zeigt, wie alt der Körper ist.

    Diese Forschungen helfen dabei, Alterungsprozesse und die Vorbeugung von Alterserkrankungen besser zu begreifen.

    Wie alt ist der beste Freund des Menschen?

    Laut aktuellen Vorstellungen ist die Alterung mit der chemischen Veränderung der DNA verbunden. Einem kleinen Abschnitt dieses Moleküls schließen sich Atomgruppen von CH3 (Methylgruppen) an, die die Aktivität der Gene in verschiedenen Etappen der Entwicklung des Körpers verändern. Dabei bleibt die genetische Reihenfolge des DNA-Moleküls unverändert.

    Der Anschluss der Methylgruppen wird als Methylierung bezeichnet. Ausfälle beim Funktionieren dieses Mechanismus führen zu Erkrankungen, die für älter werdende Menschen typisch sind, darunter Herz- und Gefäßerkrankungen. Nach den Parametern der Methylierung kann das wahre biologische Alter des Körpers präzise festgestellt werden. Das wurde an Mensch sowie anderen Säugetieren, darunter Hunden, nachgewiesen.

    Mensch und Hund trennten sich vor vielen Millionen Jahren, zu Beginn der Evolution der Säugetiere. Allerdings haben sie auch vieles gemein, z.B. Etappen der Entwicklung des Körpers, physiologische und pathologische Merkmale. Zu Hause teilen die Hunde die Lebensbedingungen mit dem Menschen. Das macht sie zu einem guten Objekt zur Erforschung eines so schwierigen Phänomens wie dem Altern.

    Hunde und Menschen altern mit unterschiedlicher Geschwindigkeit – wir leben bis zu 100 Jahre, Hunde schließen ihren Lebenszyklus innerhalb von 20 Jahren ab. Wissenschaftler aus den USA wollten feststellen, ob das biologische Alter dieser zwei Typen synchronisiert werden kann. Es wurden Genome von 104 Labrador-Retrievern im Alter von ein bis 16 Jahren analysiert und Abschnitte festgestellt, wo sich Methylgruppen an denselben DNA-Stellen wie bei den Menschen anschließen. Sie verglichen ihre Daten mit den veröffentlichten Kennzahlen von 320 Menschen im Alter von ein bis 103 Jahren. Es wurden mehr als 54.000 Übereinstimmungen bei beiden Typen entdeckt.

    Am besten stimmten die Merkmale bei jungen Hunden und Menschen überein, am schlechtesten bei Repräsentanten verschiedener Alterskategorien. Wahrscheinlich gibt es sehr konservative Abschnitte der CpG-Dinukleotide, die sich mit der Entwicklung sowohl bei Menschen als auch bei Hunden ändern. Im Ergebnis stellten Wissenschaftler eine Formel auf, mit der man das Hundealter in menschliches Alter konvertieren kann – man muss den natürlichen Logarithmus der Hunde-Jahre nehmen, mit 16 multiplizieren und 31 addieren.

    Zur Berechnung kann ein Online-Rechner genutzt werden. So kann ein Hund mit vier Jahren nach der menschlichen Skala als 53-jähriger Mensch und im Alter von elf Jahren als 67-jähriger Mensch bezeichnet werden.

    Suche nach Alterungs-Biomarkern

    Die Idee, das biologische Alter des Menschen nach DNA-Methylierung zu berechnen, kam dem Bioinformatiker mit deutschen Wurzeln, Steve Horvath. Seine Methode nennt sich epigenetische Uhr, was auf vom Genom unabhängige Alterungsfaktoren hinweist.

    Horvath nahm seine Studie 2006 als Mitarbeiter der University of California auf. Damals suchte er nach Biomarkern des Alterns in den Daten darüber, wie die genetischen Informationen von DNA auf RNS übertragen werden. Doch es gelang nicht.

    2011 analysierte der Wissenschaftler die Methylierung von DNA, die aus dem Speichel von 68 Erwachsenen genommen wurde, um nach allgemeinen Schablonen zu suchen, die auf die sexuelle Ausrichtung hinweisen. Nachdem wieder nichts entdeckt worden war, beschloss er mithilfe dieser Daten das Alter vorherzusagen. Er entwickelte ein sehr erfolgreiches Modell, das nur nach zwei Abschnitten der CpG-Dinukleotiden suchte, die es in jeder Speichel-Zelle gab. Die Übereinstimmung nach dem Alter der Teilnehmer lag bei bis zu 85 Prozent. Genau das waren die gesuchten Marker des Alterns.

    Horvath stellte eine Palette von Markern in verschiedenen Blut- und Hirnzellen fest. Nach einem Jahr arbeitete er einen Algorithmus der Analyse nach 16 methylierten Abschnitten im Genom aus, der gut zum chronologischen Alter des Menschen passte. Er arbeitete an den Zellen von neun Organen. Die Fehlerquote lag bei drei Jahren für Blutproben und 18 Monaten für Abstriche der Mundschleimhaut. Der Artikel des Wissenschaftlers in der Zeitschrift „Genome Biology 2013” eröffnete eine komplett neue Richtung für Forschungen.

    Jetzt wurde eine vielfach präzisere epigenetische Uhr für verschiedene Aufgaben entwickelt. Sie wird zur Berechnung der Geschwindigkeit des Alterns von Gewebe unter Einfluss schädlicher Faktoren wie Rauchen, Alkoholkonsum und Krankheiten genutzt. Vor kurzem hat das Forscherteam um Horvath experimentell nachgewiesen, dass das epigenetische Altern unter gewissen Umständen verlangsamt werden kann.

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    Haustiere, Alter, Hunde, Hund