Wenn die Zeit für das Herz abläuft:
Niedrige NAD⁺-Werte stören die innere Uhr des Körpers während der Zellalterung

Sinkende NAD⁺-Spiegel im alternden Herzen schwächen den zirkadianen Rhythmus und die Gesundheit des Herzens

Zahllose Prozesse im Körper, darunter der Zellstoffwechsel und die Regulierung der Genexpression, folgen einer inneren Uhr, die auf Umwelt- und Verhaltensreize reagiert und diesen vorbeugt. Diese Phänomene, die als zirkadiane Rhythmen bekannt sind, werden im alternden Organismus schwächer. Die daraus resultierende Desynchronität zwischen den Geweben innerhalb des Körpers und zwischen dem Organismus und der Umwelt kann die Entwicklung von Krankheiten, wie z. B. chronischer Herzinsuffizienz, beschleunigen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Herz- und Lungenforschung konnten nun nachweisen, dass der NAD⁺-Spiegel des Herzens im Alter sinkt und dass der NAD⁺-Spiegel direkt mit der Gesundheit der inneren Uhr korrespondiert. Die Erhöhung oder Aufrechterhaltung des NAD⁺-Spiegels durch Nahrungsergänzungsmittel könnte daher eine therapeutische Strategie zur Vorbeugung altersbedingter Krankheiten darstellen.

Zirkadiane Rhythmen sind Verhaltensmuster, wie z. B. Nahrungsaufnahme/Fasten oder Schlaf-/Wachperioden, die in Abstimmung mit täglichen äußeren Reizen, wie z. B. dem Licht-/Dunkelzyklus, erfolgen. Die molekulare Basis dieser Rhythmen wird von den Zellen selbst aufrechterhalten, die dann aber innerhalb eines Organs zusammenarbeiten, um gewebespezifische Funktionen zu steuern. Diese Zusammenarbeit erstreckt sich auf den gesamten Organismus und synchronisiert die unzähligen Funktionen im gesamten Körper und mit der Umwelt. Mit zunehmendem Alter beginnen sowohl die molekularen Grundlagen als auch die physiologischen Prozesse sich zu verringern und zu verschieben, was zu einer Desynchronisation und damit zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für verschiedene chronische Krankheiten wie Herzversagen führt.

Wissenschaftler der Forschungsgruppe „Circadiane Rhythmen des kardialen Stoffwechsels“ am Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim konnten nun wichtige Zusammenhänge zwischen der Herzgesundheit und der Regulation der Rhythmik im Alter aufklären und haben ihre Studie in der Zeitschrift Communications Biology veröffentlicht.

„Jeder Herzschlag ist mehr als nur ein mechanischer Impuls, er ist ein fein abgestimmter physiologischer Prozess, der von der inneren Uhr gesteuert wird“, sagt Pieterjan Dierickx, Leiter der Forschungsgruppe.

Im kardiovaskulären System steuert die innere Uhr unter anderem den Energiestoffwechsel, die Herzfrequenz und die Ionensignalisierung.

"Unsere Forschung konzentrierte sich daher auf NAD⁺. Das ist ein Molekül, das für den Energiestoffwechsel in den Zellen von zentraler Bedeutung ist", erklärt Bryce Carpenter, Erstautor der Studie.

Die beiden Forscher hatten zuvor festgestellt, dass NAD⁺ auch im Herzen rhythmisch verfügbar ist, was darauf hindeutet, dass das Molekül als Dreh- und Angelpunkt zwischen Rhythmik und Stoffwechsel fungiert. Nun haben die Forscher jedoch festgestellt, dass der NAD⁺-Spiegel im Herzen mit zunehmendem Alter abnimmt, parallel zur Schwächung der Uhr.

Um den Grund für den Rückgang der oszillierenden Genexpression weiter zu untersuchen, behandelten die Wissenschaftler alte Mäuse mit einem NAD⁺-Vorläufermolekül. „Diese pharmakologische Erhöhung des NAD⁺-Spiegels stellte die oszillierende Genexpression in alten Mäusen wieder her und entsprach besser den bei jungen Mäusen beobachteten Mustern“, erklärt Dierickx.

Anschließend untersuchten die Bad Nauheimer Forscher die Auswirkungen auf die Herzgesundheit der Tiere: Es zeigte sich, dass ältere Mäuse mit erhöhten NAD⁺-Spiegeln nicht nur eine verbesserte rhythmische Genexpression aufwiesen, sondern sich auch krankhafte Herzveränderungen - wie ein vergrößerter Herzmuskel - zurückbildeten. „Durch die Erhöhung des NAD⁺-Spiegels kehrten die alten Mäuse in einen jugendlicheren Zustand zurück“, erklärt Dierickx. In weiteren Experimenten soll untersucht werden, wie NAD+ als Ansatzpunkt für eine Therapie dienen könnte, denn die Forscher untersuchten mögliche Zielmechanismen, die sich die erhöhten NAD⁺-Spiegel zunutze machen, wie etwa das Protein SIRT1. „Im Idealfall finden wir einen Weg, die innere Uhr im Alter stabil zu halten und damit die Entwicklung von altersbedingten Krankheiten aufzuhalten“, sagt Dierickx.