Wie Bewegung hilft, DNA-Schäden und altersbedingte Gefäßprobleme zu verhindern

Eine aktuelle Tierstudie von Forschern der Abteilung für Innere Medizin der University of Utah in Salt Lake City untersucht die Rolle von DNA-Schäden in Blutgefäßen und dem alternden Herz-Kreislauf-System.

Sie fanden heraus, dass vermehrte körperliche Betätigung mit einer Verringerung der DNA-Schäden in den Zellen der Blutgefäße einhergeht. Dies könnte erklären, wie körperliche Betätigung auch im späteren Leben das Arterioskleroserisiko senken kann.

Unter der Leitung von Jisook Lim, PhD, einem Postdoktoranden an der University of Utah, werden Forscher ihre Ergebnisse auf dem American Physiology Summit – der Jahrestagung der American Physiological Society – in Long Beach, Kalifornien, vorstellen. Die Konferenz findet vom 4. bis 7. April 2024 statt.

Wie schützt Bewegung die Gefäßgesundheit im Alter?

Mit zunehmendem Alter steigt das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und andere Herz-Kreislauf-Probleme. Dies ist in der Regel auf Arteriosklerose zurückzuführen – die Ansammlung von Fettsubstanzen auf der Schleimhaut der Blutgefäße.

Wenn diese Plaques wachsen, verengen sie die Blutgefäße und erhöhen so das Risiko kardiovaskulärer Ereignisse wie Herzinfarkte oder Schlaganfälle.

Glücklicherweise kann körperliche Bewegung das Risiko einer Arteriosklerose deutlich senken. Auch bei älteren Menschen kann Bewegung die Plaquebildung verlangsamen und die kardiovaskulären Folgen verbessern.

Es ist jedoch schwieriger zu verstehen, wie sich Sport positiv auf die Herz-Kreislauf-Gesundheit auswirkt. Eine neue Studie konzentriert sich auf einen wahrscheinlichen Mechanismus: DNA-Schäden.

DNA-Schäden und Telomere: Schlüsselfaktoren für die Alterung

Mit zunehmendem Alter kommt es zu einem langsamen Funktionsverlust vieler Aspekte unserer Physiologie. Dieser Rückgang ist teilweise auf DNA-Schäden zurückzuführen.

DNA-Schäden treten aus vielen Gründen auf und unsere DNA-Reparaturmechanismen werden im Alter fehleranfälliger.

Experten gehen davon aus, dass DNA-Schäden eine zentrale Rolle im Alterungsprozess spielen. Und sie scheinen auch eine wichtige Rolle bei der Verschlechterung unserer Blutgefäße im Alter zu spielen.

Telomere sind DNA-„Kappen“ an den Enden der Chromosomen – sie schützen diese vor Verwicklungen und Ausfransen. Aus diesem Grund ist die Telomerlänge ein Indikator für das biologische Alter – eine kürzere Telomerlänge wird mit vielen altersbedingten Krankheiten, einschließlich Herz-Kreislauf-Erkrankungen, in Verbindung gebracht.

Telomere in Zellen, die Blutgefäße auskleiden, sind besonders anfällig für Schäden durch eine Kraft namens „Scherspannung“.

„Je höher die Blutgeschwindigkeit und je kleiner der Durchmesser der Arterie, desto höher die Scherspannung“, erklärt Jan Malik, MD, MPH, Professor am Universitätsklinikum Prag, Tschechische Republik, der nicht an dieser Studie beteiligt war.

Obwohl unser Körper über Systeme verfügt, um mit dieser Belastung umzugehen, wird der Blutfluss beeinträchtigt, wenn die Blutgefäße gespalten sind. Diese Störung erhöht die Reibung, der die Zellen in den Blutgefäßen ausgesetzt sind, was das Risiko einer Arteriosklerose erhöht.

Malik, der Artikel zu diesem Thema veröffentlicht hat, sagte uns, dass „Änderungen der Scherspannung für die Entwicklung von Arteriosklerose entscheidend sind.“

Eine laufende Studie der University of Utah untersuchte, ob Sport das kardiovaskuläre Risiko senken kann, indem er DNA-Schäden minimiert und Telomere schützt.

Höhere körperliche Aktivität ist mit weniger DNA-Schäden verbunden

Forscher der University of Utah beobachteten 15 männliche Mäuse vier Wochen lang in einem Käfig mit Laufrad. Je nach der täglichen Laufstrecke teilten sie sie in drei Kategorien ein:

• Schnell
• Moderater Läufer
• Wenig Bewegung.

Zum Abschluss der Studie entnahmen die Wissenschaftler Gewebe aus der Aorta der Tiere, dem Blutgefäß, durch das das Blut vom Herzen fließt. Sie untersuchten verschiedene Abschnitte der Aorta, die unterschiedlichen Scherkräften ausgesetzt sind.

Sie konzentrierten sich insbesondere auf zwei Zelltypen:

• Endothelzellen, die die Innenseite der Blutgefäße auskleiden;
• In den Wänden der Blutgefäße vorkommende glatte Gefäßmuskelzellen.

Anschließend untersuchten sie die DNA-Schäden der Zellen und bewerteten, wie gut ihre Telomere funktionierten.

Ihre Analyse ergab, dass eine erhöhte körperliche Aktivität mit weniger DNA-Schäden und einer verbesserten Telomerfunktion in Endothelzellen verbunden war, nicht jedoch in glatten Gefäßmuskelzellen.

Frühere Untersuchungen haben außerdem gezeigt, dass die glatte Gefäßmuskulatur nicht im gleichen Ausmaß geschädigt wird wie Endothelzellen, die der vollen Kraft des Blutflusses ausgesetzt sind.

Den Zusammenfassungen der Studie zufolge ist „die Menge an aerobem Training im Allgemeinen umgekehrt proportional zu DNA-Schäden und Telomer-Dysfunktionen“. Das bedeutet, dass die Tiere, die am meisten trainierten, die geringsten Schäden und Funktionsstörungen aufwiesen.

Was liefert diese Studie?

Diese Studie ergänzt die wachsende Zahl von Beweisen dafür, dass körperliche Betätigung gesundheitliche Vorteile bieten kann, indem sie vor DNA-Schäden schützt und die Telomerfunktion schützt.

„Indem wir die unterschiedlichen Reaktionen von Aortenregionen mit unterschiedlichen Blutflussmustern und Zelltypen auf aerobes Training aufdecken“, erklärte Lim in einer Pressemitteilung, „wird diese Studie eine solide Grundlage für einen detaillierten und individuellen Ansatz für Interventionen im Bereich der Herz-Kreislauf-Gesundheit bieten.“

Wissenschaftler untersuchen den Zusammenhang zwischen sportlicher Betätigung und Telomeren schon seit einiger Zeit. Eine Studie aus dem Jahr 2013 zeigte beispielsweise, dass Ultramarathonläufer längere Telomere haben als gesunde Kontrollpersonen.

Auch andere Studien haben einen Zusammenhang zwischen körperlicher Fitness und der Telomerlänge festgestellt.