Die Leitung des internationalen Teams übernahmen Forscher und Forscherinnen des Leibniz-Instituts für Alternsforschung (FLI). Durch die Analyse von Veränderungen im Proteom in zwölf verschiedenen Teilen des Dünndarms konnten die Forscher Unterschiede in der Proteinhäufigkeit entlang des Organs charakterisieren und regionale Unterschiede in der zellulären Zusammensetzung der Darmkrypten identifizieren. Die Ergebnisse zeigen zum Beispiel, dass die Anzahl von Becherzellen, einem Zelltyp, der vor allem zur Bildung der Darmschleimhaut beiträgt, im Endteil des Dünndarms signifikant erhöht ist. Die Unterschiede des Proteoms in Darmkrypten aus unterschiedlichen Darmabschnitten stimmen mit der bekannten anatomischen Aufteilung des Darms in die drei Hauptteile Zwölffingerdarm, Leerdarm und Krummdarm überein. „Unsere Ergebnisse zeigen einen klaren alterungsbedingten Einfluss auf die Zusammensetzung der Proteine und Zellen der Darmkrypten. So fanden wir gravierende Veränderungen bezüglich entzündungsbedingter Proteine und verringerte Werte von Stammzellmarkern bei alten Mäusen. Dies zeigt, dass die empfindliche Struktur des Epithels während des Alternsprozesses gestört wird, was zu Entzündungen und verminderter Selbstregeneration führt. Besonders der Krummdarm-Abschnitt zeigt ausgeprägte Alterungszeichen“, erklärt Nadja Gebert, Erstautorin der Studie, die wichtigsten Ergebnisse, die sie im Rahmen ihrer Doktorarbeit herausfand.
Auswirkung von Alter und Diät
In einem nächsten Schritt untersuchte das Team die Auswirkungen des Alterns auf Darmkrypten aus verschiedenen Abschnitten und verglich über 5.000 Proteine von jungen und alten Mäusen miteinander. Die Analysen ergaben, dass Proteine, die im Alternsprozess beeinflusst werden, je nach Darmabschnitt in unterschiedlicher Häufigkeit auftreten. Dies bedeutet, dass der Alternsprozess unterschiedliche Auswirkungen auf verschiedene anatomische Regionen der Dünndarmschleimhaut hat.
Weiter wurde die Reaktion auf veränderte Ernährung gestest. Sowohl die kurzzeitige Diät als auch die Diät mit anschließender Fütterung zeigte bei jungen Tieren Auswirkungen auf Hunderte von Proteinen, bei alten Tieren waren weniger Proteine betroffen. Dies weist auf eine verminderte Fähigkeit alter Tiere hin, sich an die Änderung der Ernährung anzupassen. Vor allem die alten Tiere hatten Probleme, ihr Körpergewicht zu stabilisieren: Auch mehrere Tage nach Beginn der Ernährungsumstellung verloren sie weiter an Gewicht, während jüngere Tiere ihr Körpergewicht nach einigen Tagen stabilisieren konnten. Die Autoren stellten aber fest, dass ein Diätzyklus mit anschließendem uneingeschränktem Zugang zum Futter ausreicht, um die zelluläre Zusammensetzung der Darmkrypten alter Mäuse teilweise wiederherzustellen, was auf mögliche Anti-Aging- Effekte dieser Maßnahme hindeutet.
„Insbesondere der Wechsel zwischen Diät und normaler Ernährung, und nicht nur die Diät allein, hat positive Effekte auf die Darmschleimhaut und führt zu einer teilweisen Verjüngung der Proteine in den Darmkrypten von alten Mäusen. Dies könnte als Untermauerung der positiven Auswirkungen der Ernährungsmethode Intervallfasten interpretiert werden. Andererseits zeigt die schlechtere Anpassungsfähigkeit des Darmepithels von alten Mäusen, welche drastischen Auswirkungen bei Älteren durch Ernährungsumstellung oder medikamentöse Behandlungen hervorgerufen werden können“, sagt Dr. Alessandro Ori, Gruppenleiter am FLI. In weiterführenden Studien suchen die Forscher nun nach medizinischen Möglichkeiten, die die Regenerationsfähigkeit des Darms im Alter wiederherstellen können und so zu einer gesunden Lebensspanne älterer Menschen beitragen.