Was sind Sirtuine?

Es gibt nicht das eine Protein Sirtuin, sondern es ist eine ganze Gruppe von Proteinen, die unter dem Sammelbegriff „Sirtuine“ zusammengefasst werden. Sirtuine werden in allen Lebewesen gefunden. Die erste Beschreibung erfolgte in den 1990er Jahren bei einer Hefeart. Zunächst wurde ein Sirtuin-Eiweiß mit der Bezeichnung Sirt2 gefunden. Der Name ist eine Abkürzung und leitet sich aus einem im Erbgut befindlichen Genabschnitt mit dem englischen Namen „Silent mating type Information Regulation 2“ ab. 

Beim Menschen wurden inzwischen sieben verschiedene Typen des Proteins gefunden. Allen gemeinsam ist, dass sie an einer bestimmten Stelle des Erbgutes – unserer DNA – dafür sorgen, dass die genetische Information nicht mehr abgelesen werden kann, sie werden quasi stumm (englisch: silent). 

Über diesen Mechanismus werden nun vielfältige Wirkungen erzielt. Die Unterbindung der Ablesung bestimmter Informationen unseres Erbmaterials führt dazu, dass bestimmte Eiweiße nicht mehr gebildet werden. Diese können beispielsweise eine hemmende oder fördernde Wirkung haben und zur Entstehung schädigender Zustände in der Zelle führen. Wird deren Ablesung vermindert, werden sie auch nicht gebildet. Die nachteiligen Zustände bleiben aus. 

Zusammengefasst lassen sich die Wirkungen der Sirtuine heute in zwei Gruppen unterteilen: Verminderung der Zellalterung und Beeinflussung des Stoffwechsels.

Sirtuine und Zellalterung

Mechanismen der Zellalterung

Die Alterung und letztlich die Funktionsunfähigkeit unserer Zellen rührt vor allem daher, dass in den Zellen mit der Zeit immer mehr funktionsgestörte Eiweiße angehäuft werden. Ein Grund dafür sind biochemische Vorgänge, die unter dem Begriff „oxidativer Stress“ bekannt sind.

Oxidativer Stress bedeutet nichts anderes, als dass durch sehr reaktionsfreudige Substanzen normale Strukturen der Zelle so beeinflusst werden, dass sie nicht mehr normal funktionieren können. Zu diesen Substanzen gehört zum Beispiel Wasserstoffperoxid, welches so aggressiv ist, dass es zum Bleichen der Haare eingesetzt wird. Die Herkunft dieser Substanzen ist ganz unterschiedlich. 

  • Fehler während der Energieproduktion in der Zelle (Hauptverursacher)
  • UV-Strahlung (Sonne)
  • Röntgenstrahlung
  • Tabakrauch

Die durch diese Faktoren entstehenden Substanzen werden als „freie Radikale“ bezeichnet. Radikal deshalb, weil sie ohne Steuerung und ohne Beschränkung Verbindungen mit anderen Substanzen eingehen können. Diese Substanzen, wie zum Beispiel Enzyme in der Zelle oder Bestandteile der Zellwand, verändern durch die Verbindung mit den Radikalen ihre Struktur und verlieren in der Folge ihre Funktion. Die Zelle altert und muss letztlich ersetzt werden.

Reparaturprozesse

Aber zum Glück gibt es Reparaturmöglichkeiten. Zum einen verbinden sich die veränderten Eiweißstrukturen mit einer Art Markierungspartikel, die in der Zelle vorhanden sind. Durch diese Verbindung werden sie erkennbar für einen Bestandteil der Zelle mit dem Namen Lysosom. Diese kugelförmigen Gebilde funktionieren wie eine Art Müllschlucker. Sie nehmen die gekennzeichneten Eiweißstrukturen auf und entfernen sie so aus dem freien Raum der Zelle. Der Vorgang wird als „Autophagie“ bezeichnet. Wörtlich bedeutet es eigentlich „sich selbst fressen“, aber im Deutschen würden wir dazu vielleicht so etwas wie Selbstreinigung sagen. Übrigens beschreiben die Begriffe „Detox“, „Entschlackung“ und „Entgiftung“, die aus der Naturheilkunde und dem Ayurveda bekannt sind, letztlich den gleichen Mechanismus.

Hier entsteht auch die sehr interessante Schnittstelle zum Fasten bzw. allgemein zur Nahrungskarenz. Die Kapazität zur Autophagie ist begrenzt, und je mehr freie Radikale wir produzieren, um so mehr geschädigte Zellbestandteile entstehen und um so mehr müssen wir sie mittels Autophagie beseitigen, um nicht vorschnell zu altern. Je weniger häufig wir Nahrung aufnehmen und unseren Stoffwechsel ankurbeln, um so weniger Autophagie benötigen wir also und um so weniger „alt“ wirkt unsere Zelle. Das gilt erst recht, wenn wir ab und zu im Sinne einer Fastenperiode eine Pause einlegen, dass heißt, der Zelle Zeit geben, einmal gründlich aufzuräumen. 

Eigentlich passiert das jede Nacht, aber wenn wir spät abends noch einmal essen, verkürzt sich der Zeitraum bis zur nächsten Mahlzeit erheblich. Damit bleibt wenig Zeit für die Aufräumarbeit in der Zelle, und wenn dann bald die nächste Mahlzeit droht, häufen sich vermehrt Abfallprodukte in der Zelle an. Allein aus diesem Grund ist es klug, die letzte Mahlzeit des Tages nicht zu spät und die erste am Morgen nicht zu früh einzunehmen. Geben Sie ihren Zellen Zeit, aufzuräumen. Sie bleiben wahrscheinlich jünger.

Neben der Autophagie gibt es noch ein wichtiges Enzym mit der Bezeichnung „Superoxiddismutase“. Dieses Enzym sorgt dafür, dass aus dem aggressiven Wasserstoffperoxid in der Zelle harmlose Substanzen werden. Der Gehalt der Zelle an diesem Enzym entscheidet über die Wirkung der Radikale auf die Alterung.

Und an dieser Stelle kommen nun die Sirtuine ins Spiel. Bestimmte Sirtuine sind in der Lage, sowohl die Erkennung gestörter Eiweißstrukturen zu verbessern als auch die Verfügbarkeit der Superoxiddismutase zu erhöhen. Damit können Reparaturmechanismen in der Zelle unterstützt und in der Folge die Alterung der Zelle hinausgezögert werden. 

Leider nimmt jedoch die Fähigkeit der Zellen, sich selbst vor Alterung zu schützen, im Laufe des Lebens ab. Diese Tendenz spricht zumindest momentan noch gegen eine ewige Jugend oder die Existenz eines Jungbrunnens. Allerdings können wir durchaus dazu beitragen, diesen Alterungsprozess zu verlangsamen. Die Vitamine C und E helfen unmittelbar, da sie in der Lage sind, die Radikale in den Zellen zu binden und damit unschädlich zu machen. Genau darin besteht der Sinn des so häufig zu lesenden Ratschlages, man möge doch den oxidativen Stress reduzieren, um jung zu bleiben.

Soweit, so gut. Nun ist es ja leicht vorstellbar, dass eine Erhöhung der Menge der Sirtuine zu einer noch weiter verminderten Alterung der Zelle führen würde. Leider hat die Geschichte einen Haken. Die Verminderung der Alterungsvorgänge bis hin zu einer Verlängerung der Lebensspanne durch Erhöhung der Menge von Sirtuinen wurde bisher nur bei Hefen und der Fruchtfliege Drosophila, nicht jedoch beispielsweise bei Mäusen gesehen. Und schon gar nicht beim Menschen. Es bleibt also zum gegenwärtigen Zeitpunkt zunächst nur eine Vermutung, dass diese Mechanismen auch beim Menschen funktionieren könnten. Zumal die beobachteten Effekte mit einer allgemeinen Verminderung der Nahrungsaufnahme einhergingen (s.u.).

Verschiedene Nahrungsbestandteile, wie im Übrigen auch das Resveratrol im Rotwein, sind in der Lage, die Menge der Sirtuine zu erhöhen. Ob damit eine verminderte Alterung einhergeht, bleibt offen.

Sirtuine und Zellerneuerung

Im Laufe unseres Lebens werden die meisten unserer Zellen vielfach erneuert. Alte, verbrauchte Zellen sterben ab und werden entsorgt, neue Zellen werden gebildet und treten an die Stelle der alten. Eine wesentliche Ausnahme ist das Gehirn, dessen Zellen bereits bei der Geburt in vollständiger Zahl vorhanden sind und sich nicht mehr teilen können.

Der Mechanismus des Zellersatzes ist jedoch leider in seiner Häufigkeit begrenzt. Im Laufe des Lebens können wir bestimmte Zellen nur in einer vorgegebenen Zahl erneuern. Gelingt uns das nicht mehr, müssen wir unweigerlich altern und sterben. 

Die Erneuerung der Zellen ist an die in jeder Zelle im Zellkern enthaltende genetische Information in Form der DNS (englisch: DNA) gebunden. Manche werden sich erinnern – die DNS ist eine Art langgestreckter Code, der in seiner gesamten Länge alle Informationen enthält, die uns Menschen ausmachen. Das ist die Voraussetzung dafür, dass aus einer Leberzelle eine Leberzelle und aus einer Muskelzelle eine Muskelzelle entstehen kann. Dazu muss die Information abgelesen und zur Produktion der neuen Zelle verfügbar gemacht werden.

Leider hat die Natur hier eine Grenze eingebaut. Am Ende verschiedener Informationsstränge gibt es so etwas wie einen automatischen Zähler, der bei jeder Ablesung nach unten zählt. Das sind die sog. Telomere (aus dem griechischen, Telos = Ende, Mer = Teil). In Wirklichkeit bestehen die Telomere aus etwa 1000 bis 2000 sog. Basenpaaren, also Bausteinen der Erbinformation. Mit jeder Ablesung werden die Telomere nun um 50 bis 200 Basenpaare gekürzt. 

Aus dieser etwas umständlichen, aber notwendigen Erklärung ergeben sich zwei wesentliche Schlussfolgerungen:

Je schneller unsere Zellen altern, um so häufiger müssen sie in kürzerer Zeit ersetzt werden. Und je häufiger die Zellen ersetzt werden müssen, um so schneller werden die Telomere kürzer. Und zweitens: Wenn die Telomere jedes mal verkürzt werden, wird natürlich klar, dass dieser Prozess endlich und letztlich damit unsere Lebensspanne limitiert ist. 

Andersherum betrachtet: Je länger die Telomere, um so länger die Lebensspanne. 

Soweit zur aktuellen Theorie. Wie so oft, hat auch diese Theorie noch ein paar Löcher. So scheint es nicht in jedem Fall eine Übereinstimmung der Länge der Telomere und der Lebensspanne zu geben. Die Erklärung dieses Widerspruchs ist noch offen.

Der Zusammenhang zwischen Sirtuinen und der Telomerlänge als begrenzendem Faktor der Lebenslänge ergibt sich nun aus der Zellalterung an sich. Sie könnten jetzt daraus schließen, dass, je weniger Zellalterung auftritt und desto weniger Erneuerung notwendig ist, die Telomerlänge um so weniger schnell abnimmt. Die Folge wäre eine größere Lebensspanne.

Um es kurz zu machen – leider fehlen für diesen Zusammenhang bisher Beweise. Richtig ist jedoch, dass eine Verminderung des oxidativen Stresses der Zelle einer vorzeitigen Alterung entgegenwirkt.

Sirtuine und Körpergewicht

Ob und wie weit die Stimulation von Sirtuinen wirklich mit einer Reduktion des Körpergewichtes einhergeht, ist derzeit nicht bekannt. Es bleiben gegenwärtig mehrere Fragen offen: Gelingt es mittels Nahrungsbestandteilen beim Menschen wirklich, die Menge und die Wirkung von Sirtuinen zu erhöhen? Und wenn ja, wie beeinflussen Sirtuine die Abnahme des Körpergewichtes?

Neben diesen offenen Fragen gibt es einige Details, die mittlerweile als gesichert gelten. Dazu gehört beispielsweise, dass das Fehlen bzw. die Verminderung von Sirtuinen bei Leberzellen zu einer Insulinresistenz führt. Das bedeutet, dass solcherart veränderte Zellen nicht mehr in der Lage sind, auf das ausgeschüttete Insulin zu reagieren. Sie nehmen dadurch auch weniger Zucker aus dem Blut auf. In der Folge ist die Entstehung eines erhöhten Blutzuckerwertes, also des Diabetes mellitus, möglich. 

Zu den Fakten gehört auch, dass bestimmte besonders fettleibige Mäusestämme, die einen genetischen Defekt besitzen, verschiedene Sirtuine nicht bilden können. Sie sind nicht nur wesentlich dicker als Mäuse anderer Stämme, sondern altern auch früher. 

Ein Zusammenhang zwischen Sirtuinen, Körpergewicht und Alter scheint also zu bestehen. Allerdings geht es hier wieder „nur“ um Mäuse, ob das auch für uns Menschen gilt, wissen wir noch nicht. Und bisher zeigt sich eher, dass früher altert, wer wenig Sirtuine hat, nicht jedoch, dass jünger bleibt, wer mehr davon hat. Dieser Zusammenhang wurde auch bei manchen bekannten Erbkrankheiten, die mit einer frühzeitigen Alterung einhergehen, gefunden. Dazu gehören beispielsweise das Down-Syndrom oder Krankheiten, die unter dem Begriff Progerie-Erkrankungen zusammengefasst werden (pro = vor, gerie = altern).

Sirtuine – und nun?

Die aktuell wohl sinnvollste Art, mit diesem Thema umzugehen, ist die Vermeidung einer übermäßigen und zu häufigen Nahrungsaufnahme. Das vermindert die freien Radikale, entlastet unsere Reparaturprozesse und führt natürlich auf Dauer in der Regel zu einem normalen Körpergewicht. Und die Idee eines wiederkehrenden Fastens, entweder täglich in Form einer festgelegten Stundenzahl oder auch mehrere Tage anhaltend zwei- oder dreimal im Jahr, bekommt hier wieder eine neue Unterstützung.

Essen Sie einfach, wenn Sie wirklich Hunger haben. Nicht wenn (es) gerade schon wieder Zeit ist.

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