Forscher am Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Deutschland haben in der Zeitschrift „Nature Aging“ eine Forschungsarbeit mit dem Titel „Refeeding-assoziierte AMPK-1-Komplexaktivität ist ein Kennzeichen für Gesundheit und Langlebigkeit“ veröffentlicht.
Die Studie zeigt, dass der Fasten-Wiederaufnahme-Zyklus bei jungen Tieren eine umgekehrte oszillatorische Expression der Gene auslöst, die die regulatorischen Untereinheiten Prkag1 und Prkag2 der AMP-aktivierten Proteinkinase (AMPK) kodieren, während bei älteren Tieren diese Regulierung mit zunehmendem Alter abgeschwächt wird, was zu einer verringerten Prkag1-Expression führt. Bei transgenen Fischen mit anhaltender Expression von Prkag1 kann im Alter eine jugendlichere Fress- und Fastenreaktion nachgewiesen werden, was die Stoffwechselgesundheit verbessert und die Lebensdauer verlängert.
Darüber hinaus nimmt die Prkag1-Expression beim Menschen mit dem Alter ab und ist mit Multimorbidität und multidimensionalem Gebrechlichkeitsrisiko verbunden. Daher kann die selektive Aktivierung von Prkag1 die Stoffwechselgesundheit fördern und die Lebensdauer beim Menschen verlängern.
AMPK oder AMP-abhängige Proteinkinase ist ein Schlüsselmolekül bei der Regulierung des biologischen Energiestoffwechsels. Es wurde bereits gezeigt, dass die Aktivierung von AMPK die Lebensverlängerung und die positiven Auswirkungen von Nahrungsmittelbeschränkung bei wirbellosen Modellorganismen vermittelt.
In dieser Studie analysierten die Forscher die Auswirkungen des Fastens auf Killifische, einen schnell alternden Fisch mit einer Lebensdauer von 6-7 Monaten, in verschiedenen Altersstufen und fanden durch Transkriptomanalyse heraus, dass das Fettgewebe älterer Fische ein Transkriptionsprogramm aufwies, das dem des Fastens ähnelte. Dabei wurde der Energiestoffwechsel unterdrückt, die Proteinproduktion reduziert und das Gewebe konnte nicht erneuert werden, unabhängig davon, ob sie fraßen oder fasteten.
Fettgewebe reagiert am stärksten auf Veränderungen der Nahrungsaufnahme und spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel, während viszerales Fettgewebe bei gealterten Fischen unempfindlich auf die Fütterung reagiert, sagten die Forscher.
Mit dem Alter verändert sich die physiologische Reaktion des Fettgewebes auf Fasten
Im Gegensatz dazu löst der Fasten-Wiederfütterungszyklus im Fettgewebe junger Fische eine umgekehrt oszillierende Expression der Gene aus, die die durch AMP-aktivierte Proteinkinase (AMPK) regulierten Untereinheiten Prkag1 und Prkag2 kodieren. Die Prkag1-Expression wird durch Fasten unterdrückt und durch Wiederfütterung induziert, während diese Regulation mit zunehmendem Alter abgeschwächt wird, was zu einer reduzierten Prkag1-Expression führt.
Die Forscher veränderten gealterte Fische genetisch so, dass sie Prkag1 durchgehend exprimierten und stellten fest, dass der Fastenzustand der veränderten gealterten Fische ausgeglichen wurde, diese jüngere Ess- und Fastenreaktion zeigten, einen verbesserten Stoffwechsel aufwiesen und eine längere Lebensdauer hatten.
Dauerhafte Aktivierung von Prkag1 fördert Stoffwechselgesundheit und Langlebigkeit
Abschließend analysierten die Forscher die Bedeutung von Prkag1 für die menschliche Gesundheit und Lebenserwartung. Eine Transkriptomanalyse des subkutanen Fettgewebes von Menschen nach dem Fasten ergab, dass – im Einklang mit Medaka – das Fasten die Expression von Prkag2 hochreguliert und die von Prkag1 herunterreguliert.
Darüber hinaus nahm die Prkag1-Expression beim Menschen mit dem Alter ab und war mit einem Risiko für Multimorbidität und mehrdimensionale Gebrechlichkeit verbunden, wobei höhere Prkag1-Werte mit geringerer Gebrechlichkeit bei Menschen im Alter verbunden waren, was darauf hindeutet, dass die selektive Aktivierung von Prkag1 die Stoffwechselgesundheit fördern und die Lebensdauer des Menschen verlängern könnte.
Die Forscher betonen, dass wir zum jetzigen Zeitpunkt nicht wissen, ob Prkag1 beim Menschen tatsächlich ein gesünderes Altern fördert. Der nächste Schritt werde darin bestehen, Moleküle zu finden, die die Untereinheit gezielt aktivieren können, und zu untersuchen, ob sie genutzt werden können, um das Altern positiv zu beeinflussen.
Zusammengefasst lassen die Ergebnisse darauf schließen, dass eine altersbedingte Stoffwechselruhe durch eine selektive Stimulation des Prkag1-Komplexes verhindert werden kann und dadurch die Stoffwechselgesundheit und Langlebigkeit bei Wirbeltieren gefördert werden kann.
