Telomere, Altern und Krebs

Alle Zellen haben eine programmierte Lebensdauer, über die sie synthetisiert werden, sich vermehren und schließlich Apoptose (Zelltod) erleiden, wenn sie nicht mehr funktionsfähig sind.
Es ist oft hilfreich, sich die Zellreplikation als ein altmodisches Fotokopiergerät vorzustellen: Je mehr eine Zelle sich selbst kopiert, desto verschwommener und fehlausgerichtet wird das Bild. Mit der Zeit beginnt das genetische Material der Zelle (DNA) zu brechen und die Zelle selbst wird zu einer blassen Kopie des Originals. In diesem Fall kann durch den programmierten Zelltod eine neue Zelle das System übernehmen und den Betrieb fortsetzen.
Die Häufigkeit, mit der sich eine Zelle teilen kann, wird durch ein Phänomen begrenzt, das als Hayflick-Grenze bezeichnet wird. Dies beschreibt die Aktion, durch die der Teilungsprozess (bekannt als Mitose) das genetische Material, insbesondere den Teil der DNA, der als Telomer bezeichnet wird, progressiv abbaut.
Die Hayflick-Grenze gibt vor, dass sich die durchschnittliche Zelle vor der Apoptose 50- bis 70-mal teilt.

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 häufig mit den Plastikspitzen an den Enden eines Schnürsenkels verglichen wird. Telomere sind wichtig, weil sie verhindern, dass sich Chromosomen auflösen, aneinander haften 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 fertig ist und die Mitose beginnt, befindet sich der Ort, an dem die Zelle auseinandergeschnitten wird, am Telomer.
Als solches wird das Telomer mit jeder Zellgeneration kürzer und kürzer, bis es die Integrität des Chromosoms nicht mehr aufrechterhalten kann. Dann tritt Apoptose auf.

Das Verhältnis von Telomeren zu Alter und Krebs

Wissenschaftler können die Länge eines Telomers verwenden, um das Alter einer Zelle und die Anzahl der verbleibenden Replikationen zu bestimmen. Wenn sich die Zellteilung verlangsamt, erfährt sie eine fortschreitende Verschlechterung, die als Seneszenz bekannt ist und die wir im Allgemeinen als Altern bezeichnen. Zellalterung erklärt, warum sich unsere Organe und Gewebe mit zunehmendem Alter zu verändern beginnen. Am Ende sind alle unsere Zellen "sterblich" und unterliegen der Seneszenz.
Alles, das heißt, nur eins. Krebszellen sind der einzige Zelltyp, der wirklich als "unsterblich" angesehen werden kann. Im Gegensatz zu normalen Zellen durchlaufen Krebszellen keinen programmierten Zelltod, sondern können sich ohne Ende weiter vermehren.
Dies an und für sich stört das Gleichgewicht der zellulären Replikation im Körper. Wenn ein Zelltyp sich ungeprüft replizieren darf, kann er alle anderen ersetzen und wichtige biologische Funktionen untergraben. Dies ist, was mit Krebs passiert und warum diese "unsterblichen" Zellen Krankheit und Tod verursachen können.
Es wird angenommen, dass Krebs auftritt, weil eine genetische Mutation die Produktion eines Enzyms auslösen kann, das als Telomerase bekannt ist und verhindert, dass sich Telomere verkürzen.
Während jede Zelle im Körper die genetische Kodierung besitzt, um Telomerase zu produzieren, benötigen sie nur bestimmte Zellen. Spermien müssen zum Beispiel die Telomerkürzung ausschalten, um mehr als 50 Kopien von sich selbst anfertigen zu können. Andernfalls kann es niemals zu einer Schwangerschaft kommen.
Wenn ein genetisches Missgeschick versehentlich die Telomerase-Produktion einschaltet, können sich abnormale Zellen vermehren und Tumore bilden. Es wird angenommen, dass die Wahrscheinlichkeit, dass dies eintritt, mit steigender Lebenserwartung nicht nur größer wird, sondern letztendlich unvermeidlich wird.