Ein internationales Team von Wissenschaftlern zeigte anhand einer retrospektiven Radiokohlenstoff-Geburtsbestimmung, dass die menschliche Leber ein Leben lang jung bleibt und im Durchschnitt weniger als drei Jahre alt ist.Bild: Die menschliche Leber besteht aus Zellen mit unterschiedlicher DNA-Menge.Die meisten Zellen haben nur zwei DNA-Kopien, wie die Zelle mit einem weißen Pfeil anzeigt.Einige Zellen akkumulieren mehr DNA-Sätze, wie die mit gelben Pfeilen angezeigten.Diese verschiedenen Arten von Zellen erneuern sich unterschiedlich.mehr sehenDie Leber ist ein wichtiges Organ, das sich um die Beseitigung von Giftstoffen in unserem Körper kümmert.Da es ständig mit giftigen Substanzen zu tun hat, wird es wahrscheinlich regelmäßig verletzt.Um dies zu überwinden, hat die Leber eine einzigartige Fähigkeit unter den Organen, sich nach einer Schädigung selbst zu regenerieren.Da die Fähigkeit des Körpers, sich selbst zu heilen und zu regenerieren, mit zunehmendem Alter abnimmt, fragten sich Wissenschaftler, ob die Fähigkeit der Leber, sich zu erneuern, auch mit zunehmendem Alter abnimmt.Auch die Natur der Lebererneuerung beim Menschen blieb ein Rätsel.Die Tiermodelle lieferten widersprüchliche Antworten.„Einige Studien wiesen auf die Möglichkeit hin, dass Leberzellen langlebig sind, während andere einen konstanten Umsatz zeigten.Uns war klar: Wenn wir wissen wollen, was im Menschen passiert, müssen wir einen Weg finden, das Alter menschlicher Leberzellen direkt zu bestimmen“, sagt Dr. Olaf Bergmann, Forschungsgruppenleiter am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden ( CRTD) an der TU Dresden.Die menschliche Leber bleibt ein junges OrganDas interdisziplinäre Team aus Biologen, Physikern, Mathematikern und Klinikern unter der Leitung von Dr. Bergmann analysierte die Leber mehrerer Personen, die im Alter zwischen 20 und 84 Jahren starben.Überraschenderweise zeigte das Team, dass die Leberzellen aller Probanden mehr oder weniger gleich alt waren.„Ob Sie 20 oder 84 Jahre alt sind, Ihre Leber bleibt im Durchschnitt knapp drei Jahre alt“, erklärt Dr. Bergmann.Die Ergebnisse zeigen, dass die Anpassung der Lebermasse an die Bedürfnisse des Körpers durch den ständigen Austausch von Leberzellen streng reguliert ist und dass dieser Prozess auch bei älteren Menschen aufrechterhalten wird.Dieser fortlaufende Ersatz von Leberzellen ist wichtig für verschiedene Aspekte der Leberregeneration und der Krebsentstehung.Leberzellen mit mehr DNA erneuern sich wenigerAllerdings sind nicht alle Zellen in unserer Leber so jung.Ein Bruchteil der Zellen kann bis zu 10 Jahre leben, bevor sie sich erneuert.Diese Subpopulation von Leberzellen trägt mehr DNA als die typischen Zellen.„Die meisten unserer Zellen haben zwei Chromosomensätze, aber einige Zellen sammeln mit zunehmendem Alter mehr DNA an.Am Ende können solche Zellen vier, acht oder noch mehr Chromosomensätze tragen“, erklärt Dr. Bergmann.„Als wir typische Leberzellen mit den DNA-reicheren Zellen verglichen haben, fanden wir grundlegende Unterschiede in ihrer Erneuerung.Typische Zellen erneuern sich ungefähr einmal im Jahr, während die DNA-reicheren Zellen bis zu einem Jahrzehnt in der Leber verbleiben können“, sagt Dr. Bergmann.„Da dieser Anteil mit zunehmendem Alter allmählich zunimmt, könnte dies ein Schutzmechanismus sein, der uns vor der Anhäufung schädlicher Mutationen bewahrt.Wir müssen herausfinden, ob es ähnliche Mechanismen bei chronischen Lebererkrankungen gibt, die in einigen Fällen zu Krebs führen können.“Lehren aus dem nuklearen FalloutDie Bestimmung des biologischen Alters menschlicher Zellen ist eine enorme technische Herausforderung, da Methoden, die üblicherweise in Tiermodellen verwendet werden, nicht auf den Menschen übertragen werden können.Die Gruppe von Dr. Bergmann ist spezialisiert auf retrospektive Radiokarbon-Geburtsdaten und verwendet die Technik, um das biologische Alter menschlicher Gewebe zu bestimmen.Kohlenstoff ist ein chemisches Element, das allgegenwärtig ist und das Rückgrat des Lebens auf der Erde bildet.Radiokohlenstoff ist eine von vielen Arten von Kohlenstoff.Es kommt natürlich in der Atmosphäre vor.Pflanzen nehmen es wie typischen Kohlenstoff durch Photosynthese auf und geben es an Tiere und Menschen weiter.Radiokohlenstoff ist schwach radioaktiv und instabil.Diese Eigenschaften werden in der Archäologie genutzt, um das Alter antiker Proben zu bestimmen.„Archäologen nutzen den Zerfall von Radiokohlenstoff seit vielen Jahren erfolgreich, um das Alter von Proben zu bestimmen, ein Beispiel ist die Datierung des Grabtuchs von Turin“, sagt Dr. Bergmann.„Der radioaktive Zerfall von Radiokarbon ist sehr langsam.Es bietet Archäologen eine ausreichende Auflösung, ist jedoch nicht nützlich, um das Alter menschlicher Zellen zu bestimmen.Trotzdem können wir uns den Radiokohlenstoff in unserer Forschung noch zunutze machen.“Die in den 1950er Jahren durchgeführten oberirdischen Atomtests brachten riesige Mengen an Radiokohlenstoff in die Atmosphäre, in die Pflanzen und in die Tiere.Infolgedessen haben in dieser Zeit gebildete Zellen höhere Mengen an Radiokohlenstoff in ihrer DNA.Nach dem offiziellen Verbot oberirdischer Atomtests im Jahr 1963 begannen die Mengen an atmosphärischem Radiokohlenstoff zu sinken, ebenso wie die Mengen an Radiokohlenstoff, die in die tierische DNA eingebaut wurden.Die Werte von atmosphärischem und zellulärem Radiokohlenstoff stimmen sehr gut überein.„Auch wenn es sich um vernachlässigbare Mengen handelt, die nicht schädlich sind, können wir sie in Gewebeproben nachweisen und messen.Durch den Vergleich der Werte mit dem Gehalt an atmosphärischem Radiokarbon können wir im Nachhinein das Alter der Zellen bestimmen“, erklärt Dr. Bergmann.Beispiellose Einblicke direkt von der QuelleDie Bergmann-Gruppe erforscht auch die Mechanismen, die die Regeneration anderer Gewebe antreiben, die als statisch gelten, wie etwa das Gehirn oder das Herz.Das Team hat zuvor seine Expertise in der retrospektiven Radiokohlenstoff-Geburtsdatierung genutzt, um zu zeigen, dass die Bildung neuer Gehirn- und Herzzellen nicht auf die pränatale Zeit beschränkt ist, sondern das ganze Leben über andauert.Derzeit untersucht die Gruppe, ob bei Menschen mit chronischen Herzerkrankungen dennoch neue menschliche Herzmuskelzellen gebildet werden können.„Unsere Forschung zeigt, dass die Untersuchung der Zellerneuerung direkt am Menschen technisch sehr anspruchsvoll ist, aber sie kann beispiellose Einblicke in die zugrunde liegenden zellulären und molekularen Mechanismen der menschlichen Organregeneration liefern“, schließt Dr. Bergmann.Originalveröffentlichung Paula Heinke, Fabian Rost, Julian Rode, Palina Trus, Irina Simonova, Enikő Lazar, Joshua Feddema, Thilo Welsch, Kanar Alkass, Mehran Salehpour, Andrea Zimmermann, Daniel Seehofer, Göran Possnert, Georg Damm, Henrik Druid, Lutz Brusch, Olaf Bergmann: Diploide Hepatozyten treiben die physiologische Lebererneuerung beim erwachsenen Menschen an.Zellsysteme (Mai 2022) Link: http://doi.org/10.1016/j.cels.2022.05.001Über das Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) Das Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der TU Dresden ist eine akademische Heimat für Wissenschaftler aus mehr als 30 Nationen.Ihre Mission ist es, die Prinzipien der Zell- und Geweberegeneration zu entdecken und diese für die Erkennung, Behandlung und Umkehrung von Krankheiten zu nutzen.Das CRTD verbindet die Bank mit der Klinik, Wissenschaftler mit Klinikern, um Fachwissen in Stammzellen, Entwicklungsbiologie, Gen-Editierung und Regeneration zu bündeln, hin zu innovativen Therapien für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson, hämatologische Erkrankungen wie Leukämie, Stoffwechselerkrankungen wie z wie Diabetes, Netzhaut- und Knochenerkrankungen.Das CRTD wurde 2006 als Forschungszentrum der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gegründet und bis 2018 als DFG-Forschungszentrum sowie als Exzellenzcluster gefördert.Seit 2019 wird das CRTD von der TU Dresden und dem Freistaat Sachsen gefördert.Das CRTD ist eines von drei Instituten der zentralen wissenschaftlichen Einrichtung Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB) der TU Dresden.Internet: www.tu-dresden.de/cmcb/crtd Internet: http://www.tu-dresden.de/cmcbRessourcen: Website der Gruppe von Dr. Olaf Bergmann: https://tud.link/ad38 Bilder in voller Auflösung: https://tud.link/gycmHaftungsausschluss: AAAS und EurekAlert!sind nicht verantwortlich für die Richtigkeit der auf EurekAlert veröffentlichten Pressemitteilungen!durch beitragende Institutionen oder für die Verwendung von Informationen über das EurekAlert-System.Magdalena Gonciarz TU Dresden, Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB) magdaena.gonciarz@tu-dresden.de Büro: +49 (0)351-458-82065Dr. Olaf Bergmann TU Dresden, Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) olaf_bergmann@tu-dresden.de Büro: +49 351 458-82004Copyright © 2022 American Association for the Advancement of Science 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