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Institut für Physiologie und Pathophysiologie
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Stoffwechsel und Alterung.

Dank der Fortschritte der modernen Wissenschaft leben die Menschen heute wesentlich länger als noch vor einem Jahrhundert. Diese Errungenschaft geht jedoch mit einer beträchtlichen Zunahme altersbedingter Krankheiten einher. Diese wachsende Diskrepanz zwischen der Dauer eines guten Gesundheitszustands (healthspan) und der Gesamtlebensspanne (lifespan) wirft eine entscheidende Frage auf: Können wir das Leben nicht nur verlängern, sondern auch seine Qualität verbessern?

Frühere Hypothesen, darunter erhöhte somatische Mutationsraten und Telomerase-Dynamik, scheinen nicht die einzigen Determinanten des Alterns zu sein. Umgekehrt geht die Zunahme altersbedingter Krankheiten mit einem Rückgang der allgemeinen Stoffwechselrate des Körpers einher. Darüber hinaus wird neben epigenetischen Veränderungen auch die Umstellung des Stoffwechsels als ein Kennzeichen der Zellalterung angesehen. Strategien wie die Kalorienrestriktion können das Auftreten altersbedingter Krankheiten hinauszögern, auch wenn sie oft extrem und schwer durchzuhalten sind. Idealerweise wollen wir die Alterung hinauszögern und die Lebenserwartung verbessern, indem wir die entscheidenden Stoffwechselwege aufspüren. Die spezifischen Stoffwechselwege oder -faktoren, die wir angreifen müssen, sind jedoch noch nicht bekannt.

Welche Stoffwechselwege können wir manipulieren, um eine längere Lebenserwartung beim Menschen zu erreichen?

scheme domagoj Figure 1. Der Zusammenhang zwischen dem Ganzkörper-Stoffwechsel und dem Auftreten von altersbedingten Krankheiten. Um das 60. Lebensjahr herum kommt es zu einem deutlichen Rückgang des Gesamtstoffwechsels, der die Summe der Stoffwechselaktivitäten in menschlichen Zellen und Geweben darstellt. Gleichzeitig kommt es zu einem starken exponentiellen Anstieg der meisten altersbedingten Krankheiten, was zu einer Verkürzung der menschlichen Lebenserwartung führt.

Wir vermuten, dass entscheidende Stoffwechselelemente manipuliert werden können, um den gesamten Körper zu revitalisieren und die menschliche Lebenserwartung zu erhöhen. Da jedes Organ und jeder Zelltyp unterschiedliche Stoffwechselbedürfnisse und Schwachstellen hat, ist ein universeller Behandlungsansatz nicht praktikabel. Daher plädieren wir für eine Präzisionsmedizin, die auf die einzelnen Gewebe zugeschnitten ist.

Unser primäres Forschungsziel ist die Identifizierung dieser kritischen Stoffwechselfaktoren, die für eine lange Lebensdauer entscheidend sind. Wir stützen uns dabei auf unser umfassendes Fachwissen im Bereich des Alterns 1,2 und der Stoffwechseluntersuchungen auf subzellulärer, Gewebe- und Ganzkörperebene 3-6. Wir integrieren verschiedene fortschrittliche Technologien und wenden eine ganzheitliche Methodik an, um eine der wichtigsten unbeantworteten Fragen der Biologie und die großen gesundheitlichen und wirtschaftlichen Herausforderungen der Menschheit anzugehen.

Ausgewählte Literatur:

1. Cikes, D. et al. Gpcpd1–GPC metabolic pathway is dysfunctional in aging and its deficiency severely perturbs glucose metabolism. Nat Aging 4, 80–94 (2024).

2. Keshmiri, H. Cikes, D.et al. Brillouin light scattering anisotropy microscopy for imaging the viscoelastic anisotropy in living cells. Nat Photonics (2024) doi:10.1038/s41566-023-01368-w.

3. Cikes, D. et al. PCYT2-regulated lipid biosynthesis is critical to muscle health and ageing. Nat Metab (2023) doi:10.1038/s42255-023-00766-2.

4. Vietor, I.*, Cikes, D.et al. The negative adipogenesis regulator Dlk1 is transcriptionally regulated by Ifrd1 (TIS7) and translationally by its orthologue Ifrd2 (SKMc15). Elife 12, (2023). (* equal contribution)

5. Orthofer, M. et al. Identification of ALK in Thinness. Cell (2020) doi:10.1016/j.cell.2020.04.034.

6. Cronin, S. J. F. et al. The metabolite BH4 controls T cell proliferation in autoimmunity and cancer. Nature 563, (2018).