Epigenetik im Alterungsprozess

Die normale menschliche Lebensspanne ist durch eine komplexe Reihe von Entwicklungsereignissen, relative Stabilität im Erwachsenenalter und letztendlich einen allmählichen Rückgang der Lebensfähigkeit gekennzeichnet. Biologische Uhren liegen vermutlich den Entwicklungsereignissen im Kindes- und Jugendalter zugrunde, doch die Natur dieser Uhren ist weiterhin unklar. Fortschritte in diesem Bereich wären von erheblicher Bedeutung, nicht nur für unser Verständnis der kindlichen Entwicklung, sondern auch, weil im Rahmen des Alterungsprozesses eine Instabilität mutmaßlicher uhrähnlicher Mechanismen auftreten kann. Eine solche Instabilität könnte durchaus die Gewebefunktion beeinträchtigen und zu vielen der häufigsten degenerativen Erkrankungen im späteren Leben beitragen. Wir schlagen vor, zu untersuchen, ob Entwicklungsuhren und damit verbundene Aspekte des Alterungsprozesses teilweise auf altersbedingte Epigenomumgestaltungen zurückzuführen sind. Bisher durchgeführte Experimente mit kultivierten menschlichen Fibroblasten aus Gewebebanken stützen diese Hypothese vorläufig. Um gewebekulturbedingte Artefakte auszuschließen und die Arbeit fortzusetzen, ist es wichtig, Zugang zu frischem Gewebematerial in Form von chirurgisch gewonnenen Hautproben zu haben, die andernfalls verworfen würden. Die elektive Brustverkleinerung ist eine häufig durchgeführte Operation im Suburban Hospital, Bethesda, Maryland. Bei diesem Verfahren werden kleine Hautproben sowie normale Haut aus Mastektomien entnommen. Patienten, die sich diesen Eingriffen unterziehen sollen, werden gebeten, eine Einverständniserklärung zu unterzeichnen, die es erlaubt, dass die Proben, die normalerweise weggeworfen werden, stattdessen für die Erforschung der Mechanismen des Alterns verwendet werden dürfen. Sie werden darüber informiert, dass den Proben klinische Informationen beiliegen, einschließlich Alter und bekannte Krankheitszustände. In die Studie werden jeweils zwanzig Patienten in den beiden Altersgruppen 21–30 Jahre und 65–90 Jahre aufgenommen. Das primäre Ergebnis wird die Bestätigung einer altersbedingten Epigenomveränderung im Chromosom 4q35.2 sein Region, zuvor anhand kultivierter Hautfibroblasten aus Gewebebanken dokumentiert. Die Kartierung und Probenahme von Chromatin aus dieser Region ergab eine höhere Histon-H4-Acetylierung bei jungen (24–30 Jahre) als bei alten (80–85 Jahre) Individuen. Auf die Bestätigung dieser Veränderung in primären Fibroblasten folgt eine detailliertere Kartierung der Chromatinstruktur und -ausdehnung über die derzeit definierten Grenzen hinaus. Zu den sekundären Ergebnissen gehört die Untersuchung von zwei Bereichen der Epigenom-Remodellierung, die offenbar zwischen der Geburt und dem Erwachsenenalter auftreten, sowie die Suche nach weiteren Regionen mit altersbedingten Chromatinveränderungen.