Neue Mechanismen aufgedeckt, die zeigen, wie entwicklungsabhängige Störungen der Mitochondrienfunktion zur vorzeitigen Skelettalterung führen / Veröffentlichung in Science Advances.
Köln/Germany, 22. April 2025. Ein Hauptmerkmal eukaryotischer Zellen ist die von einer Membran umschlossene Struktur, als Organellen bezeichnet. Zu diesen gehören die Mitochondrien. Mitochondrien und Chloroplasten spielen spezifische Rollen bei der Energiegewinnung, weil sie jeweils bei der Atmung und der Photosynthese mitwirken. Mitochondrien setzen intrazellulär Zucker und Fette in Energie um und werden daher als Kraftwerke der Zelle bezeichnet. Pflanzen besitzen neben Mitochondrien zusätzlich Chloroplasten, der Mensch darf sich ausschließlich mit Mitochondrien begnügen. Während bei Chloroplasten mittels Photosynthese aus Sonneneinstrahlung eine Umwandlung in biochemische Energie (Glucose) erfolgt, steht bei Menschen, reduziert betrachtet anstatt der Sonne der Sauerstoff. Ohne Pflanzen also kein Sauerstoff und damit keine Energiefreisetzung für den Menschen. Mitochondrien werden in ihrem Wachstum und Erneuerungsprozessen in den Muskeln sitzend durch körperliche Fitness beeinflusst.
Forscher fanden nun heraus, dass eine Entwicklungsabhängige, frühzeitige Beeinträchtigung mitochondrialer Atmung für einen Mechanismus verantwortlich ist, der das Skelett schneller altern lässt. Die Studie wurde unter dem Titel „Metabolic rewiring caused by mitochondrial dysfunction promotes mTORC1-dependent skeletal aging“ in dem Fachjournal Science Advances veröffentlicht. Die ForscherInnen nahmen eine gezielte in vivo Analyse der mitochondrialen Fehlfunktion im Skelettsystem in einem Mausmodell vor. Sie konnten zeigen, dass eine entwicklungsabhängige Beeinträchtigung der mitochondrialen Zellatmung in Knorpelzellen zu einer langfristigen Umstellung des Zellstoffwechsels führt. Als Folge dieser Stoffwechselanpassung verlieren die Zellen langfristig ihre Fähigkeit zur Regeneration und sterben ab, so dass Alterungsprozesse des Skelettsystems beschleunigt werden.
Unter der Leitung Prof. Dr. Bent Brachvogel hat ein interdisziplinäres Team Mitochondrien auf frühzeitige Alterung des Skeletts untersucht. „Die hier aufgedeckten fundamentalen Prozesse könnten die Grundlage für neue Behandlungsstrategien schaffen, um Knorpeldegeneration und Skelettalterung im Zusammenhang mit mitochondrialen Dysfunktionen frühzeitig zu beeinflussen“, so Prof. Dr. Bent Brachvogel, verantwortlicher Letztautor der Studie.
Die Studie fand im Rahmen der Forschungsgruppe FOR2722 statt. Die Forschungsgruppe untersucht die Rolle der extrazellulären Matrix im Bewegungsapparat, dem Teil des Gewebes, der zwischen den Zellen liegt und sie geflechtartig umgibt. Ein Fokus liegt insbesondere auf der Entstehung chronischer entzündlicher und degenerativer Erkrankungen des Bewegungsapparats.
Originalpublikation:
(https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.ads1842)
Weitere Informationen:
(https://for2722.uni-koeln.de/)
Bildquelle
Pete Linforth Pixabay ai-generated Zelle
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