Telomere, Altern und Krebs

Alle Zellen haben eine programmierte Lebensdauer, in der sie synthetisiert werden, sich vermehren und schließlich Apoptose (Zelltod) durchlaufen, wenn sie nicht mehr funktionsfähig sind.1

Es ist oft hilfreich, sich die Zellreplikation als ein altmodisches Fotokopiergerät vorzustellen: Je mehr sich eine Zelle selbst kopiert, desto verschwommener und falscher wird das Bild. Mit der Zeit beginnt das genetische Material der Zelle ( DNA ) zu zerbrechen und die Zelle selbst wird zu einer blassen Kopie des Originals. Wenn dies geschieht, ermöglicht der programmierte Zelltod einer neuen Zelle, die Kontrolle zu übernehmen und die Systeme am Laufen zu halten.

Die Anzahl der Zellteilungen wird durch ein Phänomen begrenzt, das als Hayflick-Limit bekannt ist.2Dies beschreibt den Vorgang, durch den der Prozess der Teilung (bekannt als Mitose) das genetische Material, insbesondere den Teil der DNA, der als Telomer bezeichnet wird, schrittweise abbaut.

Die Hayflick-Grenze besagt, dass sich die durchschnittliche Zelle vor der Apoptose 40 bis 60, 50 bis 70 Mal teilt .3

Telomere verstehen

Chromosomen sind fadenförmige Strukturen, die sich im Zellkern befinden. Jedes Chromosom besteht aus Protein und einem einzelnen DNA-Molekül.

An jedem Ende eines Chromosoms befindet sich ein Telomer, das oft mit den Plastikspitzen an den Enden eines Schnürsenkels verglichen wird. Telomere sind wichtig, weil sie verhindern, dass sich Chromosomen auflösen, aneinander kleben oder zu einem Ring verschmelzen.

Bei jeder Zellteilung trennt sich die doppelsträngige DNA, damit die genetische Information kopiert werden kann. In diesem Fall wird die DNA-Kodierung dupliziert, nicht jedoch das Telomer. Wenn die Kopie vollständig ist und die Mitose beginnt, befindet sich die Stelle, an der die Zelle auseinandergeschnitten wird, am Telomer.

Daher wird das Telomer mit jeder Zellgeneration immer kürzer, bis es die Integrität des Chromosoms nicht mehr aufrechterhalten kann.4Dann kommt es zur Apoptose.

Zusammenhang der Telomere mit Alter und Krebs

Wissenschaftler können die Länge eines Telomers nutzen, um das Alter einer Zelle zu bestimmen und zu bestimmen, wie viele weitere Replikationen sie noch hat. Wenn sich die Zellteilung verlangsamt, kommt es zu einem fortschreitenden Verfall, der als Seneszenz bezeichnet wird und den wir gemeinhin als Alterung bezeichnen .5Zellalterung erklärt, warum sich unsere Organe und Gewebe mit zunehmendem Alter zu verändern beginnen. Letztlich sind alle unsere Zellen „sterblich“ und unterliegen der Seneszenz .

Alle, bis auf einen. Krebszellen sind der einzige Zelltyp, der wirklich als „unsterblich“ angesehen werden kann. Im Gegensatz zu normalen Zellen erleiden Krebszellen keinen programmierten Zelltod, sondern können sich endlos weiter vermehren.6

Dies allein stört das Gleichgewicht der Zellreplikation im Körper. Wenn sich ein Zelltyp unkontrolliert vermehren kann, kann er alle anderen verdrängen und wichtige biologische Funktionen untergraben. Das passiert bei Krebs und warum diese „unsterblichen“ Zellen Krankheiten und Tod verursachen können.

Es wird angenommen, dass Krebs entsteht, weil eine genetische Mutation die Produktion eines Enzyms namens Telomerase auslösen kann, das die Verkürzung der Telomere verhindert.7

Zwar verfügt jede Zelle im Körper über die genetische Kodierung zur Produktion von Telomerase, doch nur bestimmte Zellen benötigen diese tatsächlich. Spermien beispielsweise müssen die Verkürzung der Telomere ausschalten, um mehr als 50 Kopien von sich selbst herzustellen; andernfalls könnte es nie zu einer Schwangerschaft kommen.8

Wenn ein genetisches Missgeschick unbeabsichtigt die Telomeraseproduktion in Gang setzt, kann dies dazu führen, dass sich abnormale Zellen vermehren und Tumore bilden.9Es wird davon ausgegangen, dass die Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, mit zunehmender Lebenserwartung nicht nur größer, sondern irgendwann auch unvermeidlich wird.