Offenbar ist es ist nicht egal, wo eine Zelle altert, das konnte ein Team aus Bioinformatiker*innen vom Alternsforschungs-Exzellenzclusters CECAD der Universität zu Köln und Forschenden vom Kölner Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns jetzt zeigen. Sie untersuchten anhand von Zellen in der Mäuse-Leber, welche Rolle es für den Alterungsprozess spielt, wo sich eine Zelle im Organ befindet. Die Ergebnisse der Studie wurden im Fachjournal „Nature Ageing“ unter dem Titel „Spatial and single-cell profiling of the metabolome, transcriptome and epigenome of the aging mouse liver“ veröffentlicht.

Die Lage der Leberzellen hat einen starken Einfluss auf den Alterungsprozess. In der Region, in der die Leberzellen Sauerstoff zur Energiegewinnung in ihren Mitochondrien nutzen, verschlechterte sich dieser Prozess mit zunehmendem Alter deutlich. In dem zentralen, sauerstoffarmen Bereich der Leber hingegen stellten die Forschenden keine Veränderung der Mitochondrien fest, wohl aber eine Verschlechterung des Fettstoffwechsels der Zellen.

„Es ist nicht egal, wo eine Zelle altert. Sie altern unterschiedlich, je nachdem, wo sie sich befinden und was sie für eine Funktion haben“, sagt Peter Tessarz, Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns und Leiter der Studie. "Für die Alternsforschung bedeutet das, dass man in Studien genau darauf achten muss, welche Zellen man untersucht und wo sie sich im Organ befinden.

Die Leber besteht zum größten Teil aus einem einzigen Zelltyp, den Hepatozyten. Je nachdem, wo sie sich in der Leber befinden, erfüllen sie unterschiedliche Aufgaben. In der Nähe der Pfortader, durch die frisches, sauerstoffreiches Blut in die Leber fließt, nutzen die Hepatozyten den Sauerstoff, um in ihren Mitochondrien Fette zu verwerten und Energie zu gewinnen. In den weniger sauerstoffreichen Regionen der Leber werden dagegen Kohlenhydrate abgebaut.

„In der Leber spielt die Lage der Leberzelle im Organ eine entscheidende Rolle. Deshalb war die Leber für uns das perfekte Modell, um zu untersuchen, ob die Lage auch beim Altern einen Unterschied macht“, erklärt Peter Tessarz.

Die Forschenden untersuchten die Leberzellen von jungen und alten Mäusen mit modernster Technik, die es ihnen ermöglichte, nicht nur Daten für fast jede einzelne Zelle zu gewinnen, sondern diese auch einer Position im Organ zuzuordnen. Besonders interessierte sie, welche Gene im Alter noch abgelesen werden, wie sich der Stoffwechsel der Zellen verändert und ob epigenetische Veränderungen auftreten. Laut Achim Tresch, dem Leiter des Instituts für Medizinische Statistik und Bioinformatik, dessen Arbeitsgruppe Bioinformatik zum CECAD gehört, zeigt die Arbeit, „dass die bioinformatische Zusammenführung verschiedenster Datentypen auf Einzelzellniveau neue Erkenntnisse über metabolische Prozesse hervorbringt“.

Inhaltlicher Kontakt:
Prof. Achim Tresch
Institut für Medizinische Statistik und Bioinformatik der Universität zu Köln /
CECAD – Cluster of Excellence Cellular Stress Responses in Aging-Associated Diseases
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CECAD – Alternsforschungs-Exzellenzcluster der Universität zu Köln
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Veröffentlichung:
https://www.nature.com/articles/s43587-023-00513-y

Weitere Informationen:
Alternsforschungs-Exzellenzcluster CECAD
Webseite Prof. Dr. Achim Tresch