Organe altern unterschiedlich schnell: Bluttest könnte Alter zeigen

Ein Forschungsteam des CeMM Forschungszentrums für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und des Ludwig Boltzmann Institute for Network Medicine (LBI-NetMed) hat untersucht, wie sich das menschliche Gewebe mit zunehmendem Alter verändert.

Dafür analysierten die Forschenden Daten aus dem Genotype-Tissue Expression Project (GTEx). Die Sammlung umfasst 40 verschiedene Gewebearten, darunter Gehirn, Herz, Lunge, Bauchspeicheldrüse, Haut und Darm. Untersucht wurden Gewebeproben von 983 Personen. Insgesamt wertete das Team 25.712 digitale Gewebeschnitte aus, die aus rund 480 Millionen Einzelbildern zusammengesetzt waren.

Die Forschenden setzten dabei auf Bildanalysemodelle mit Künstlicher Intelligenz. Dabei zeigte sich laut Studie, dass das Alter der wichtigste Faktor war, der das Erscheinungsbild des Gewebes über alle untersuchten Gewebearten hinweg prägte.

Auf dieser Grundlage entwickelten die Forschenden sogenannte „Gewebeuhren“. Dabei handelt es sich um Modelle, die das biologische Alter einer Person anhand der Struktur ihres Gewebes schätzen.

Der durchschnittliche Vorhersagefehler lag laut den Forschenden bei 4,9 Jahren. Die Modelle erwiesen sich bei der Erkennung gewebespezifischer krankhafter Veränderungen als genauer als bestehende DNA-basierte Altersschätzungen.

Das von den Modellen vorhergesagte biologische Alter stand zudem mit bekannten Merkmalen des Alterns in Zusammenhang – darunter Telomerverkürzung, Gewebepathologien und die Zahl chronischer Erkrankungen.

„Unsere Gewebe tragen eine bemerkenswert detaillierte Aufzeichnung des Alterungsprozesses in sich“, sagt André Rendeiro, Principal Investigator am CeMM und korrespondierender Autor der Studie. Durch die Kombination von Histologiebildern mit Künstlicher Intelligenz könnten Muster biologischer Alterung erkannt werden, die für das menschliche Auge nicht sichtbar seien.

Die Untersuchung zeigt nach Angaben des Forschungsteams, dass die Organe nicht im gleichen Tempo altern.

Bei Lunge, Niere, Bauchspeicheldrüse und Nebenniere fanden sich demnach bereits zwischen dem 20. und 40. Lebensjahr erste Anzeichen einer beschleunigten Alterung. Andere Gewebe zeigten komplexere Verläufe. Besonders deutliche Veränderungen beobachteten die Forschenden bei der Gebärmutter rund um die Menopause.

Auch Zusammenhänge mit Krankheiten und Lebensstilfaktoren wurden gefunden. So ging Nierenversagen laut Studie mit beschleunigten Alterungssignalen in mehreren Geweben einher. Bei Diabetes zeigte sich das Muster besonders deutlich in der Bauchspeicheldrüse.

„Besonders auffällig ist, wie unterschiedlich einzelne Organe altern und wie sich das in ihrer Gewebearchitektur widerspiegelt“, sagt Ernesto Abila, Co-Erstautor der Studie.

Für die Analyse von Gewebe sind normalerweise Proben notwendig, die nicht ohne Eingriff gewonnen werden können. Deshalb gingen die Forschenden noch einen Schritt weiter: Sie verknüpften Genexpressionsprofile aus Blutproben mit den zuvor bestimmten Alterungsabweichungen der Gewebe.

Daraus entwickelten sie Modelle, die das biologische Alter einzelner Gewebe allein anhand von Blutproben vorhersagen können. „Das ist ein konzeptioneller Sprung“, erklärt Co-Erstautorin Iva Buljan. Die Forschenden würden damit Alterungsmuster, die aus Gewebebildern gelernt wurden, in Informationen übersetzen, die aus einer Blutprobe abgelesen werden können.

Die Blutmodelle konnten laut Studie Alterungsmuster erkennen, die mit mehreren Erkrankungen in Zusammenhang standen. Genannt werden unter anderem Alzheimer, Morbus Crohn, Mukoviszidose, Vaskulitis, Diabetes und Schlaganfall.

Bei Alzheimer zeigte sich demnach das stärkste Alterungssignal im Gehirn. Morbus Crohn war mit einer beschleunigten Alterung entlang des gesamten Magen-Darm-Trakts verbunden.

Die Ergebnisse könnten nach Ansicht der Forschenden langfristig dazu beitragen, den Zustand einzelner Organe mit weniger invasiven Methoden zu beobachten. Die Studie beschreibt solche Verfahren jedoch als mögliche künftige Anwendung.