Unser Körper altert nicht gleich schnell. Manche Organe bleiben biologisch jünger, während andere schneller altern. Herz, Lunge, Niere oder Bauchspeicheldrüse können daher ein ganz unterschiedliches biologisches Alter haben.
Eine neue Studie zeigt, wie sich diese Unterschiede im Gewebe ablesen lassen. Mithilfe künstlicher Intelligenz entwickelten Forscher sogenannte „Gewebeuhren“, die anhand feiner Gewebeschnitte schätzen, wie alt ein Gewebe laut seiner Struktur ist.
Das Forschungsteam des österreichischen CeMM‑Forschungszentrums für Molekulare Medizin und der Universität Wien analysierte dafür mehr als 25.000 Gewebeaufnahmen von 983 Menschen. Sie konnten so insgesamt 40 verschiedene Gewebetypen von 29 Organen auswerten, darunter etwa Herz, Lunge und Bauchspeicheldrüse. Die Ergebnisse sind im Fachjournal „Nature Medicine“ erschienen.
Anhand der Gewebestruktur sollte das Modell das tatsächliche Alter des Menschen schätzen. Durchschnittlich verschätzte es sich dabei um knapp fünf Jahre. Interessant waren gerade diese Abweichungen: Schätzte das Modell ein Gewebe deutlich älter ein, als der Mensch tatsächlich war, fanden sich häufiger krankhafte Veränderungen und Zusammenhänge mit chronischen Erkrankungen.
Doch was zeichnet ein älteres Gewebe strukturell aus? Auch das konnten die Forscher teilweise beantworten. Über mehrere Organe hinweg fanden sie häufiger Gewebeschwund, Fibrose und eine Abnahme kleiner Blutgefäße.
Die Alterung zeigte sich also nicht nur in einzelnen Molekülen, sondern in der Architektur des Gewebes selbst. „Unsere Organe speichern ein bemerkenswert detailliertes Bild des Alterungsprozesses“, wird André Rendeiro, Forscher am CeMM, zitiert.
So unterschiedlich altern unsere Organe
Und auch: „Durch die Kombination von histologischen Bildern mit künstlicher Intelligenz können wir Muster der biologischen Alterung erkennen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind, und beginnen zu verstehen, wie sich das Altern in den verschiedenen Körperregionen unterschiedlich vollzieht.“
Wie schnell die Organe altern, ist unterschiedlich. Bei Lunge, Niere, Bauchspeicheldrüse und der Nebenniere fanden die Forscher schon zwischen dem 20. und 40. Lebensjahr Phasen, in denen sie besonders schnell alterten. Bei der Gebärmutter zeigte sich rund um die Menopause eine deutliche Veränderung.
„Besonders auffällig ist, wie unterschiedlich die einzelnen Organe altern und wie sich das in der Gewebearchitektur widerspiegelt“, wird Ernesto Abila, einer der Erstautoren der Studie, zitiert. „Mithilfe von Deep Learning können wir diese räumlichen Muster erfassen und das Altern als architektonische Umgestaltung und nicht nur als molekulare Veränderung verstehen.“
Auch bestimmte Krankheiten hinterließen charakteristische Muster im Gewebe der jeweiligen Organe. Typ-2-Diabetes war etwa mit einer stärkeren Alterung der Bauchspeicheldrüse verbunden, chronische Atemwegserkrankungen besonders mit Veränderungen der Lunge.
Bei Alzheimer zeigten sich die Alterungssignale vor allem im Gehirn. Bei Morbus Crohn wirkten verschiedene Bereiche des Magen-Darm-Trakts älter, während sich bei einem Schlaganfall die stärkste Abweichung im Gehirn zeigte.
Doch die Forscher gingen noch einen Schritt weiter: Sie verknüpften die Gewebedaten mit der Genaktivität im Blut. Daraus entwickelten sie Modelle, die anhand von Blutproben auf die Alterung einzelner Organe schließen sollten.
Damit könnte eine Blutprobe also künftig Hinweise darauf geben, welches Organ besonders schnell altert, ohne dafür Gewebe entnehmen zu müssen. Noch sind die Forscher allerdings nicht so weit.
Die Modelle wurden vor allem an Menschen getestet, die bereits erkrankt waren. Die Studie zeigt deshalb bislang nur, dass bestimmte Alterungssignale im Blut mit bestehenden Erkrankungen zusammenhängen. Ob sich damit Krankheiten schon erkennen lassen, bevor sie entstehen, müssen Langzeitstudien zeigen.
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