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Versteckte Ursache für Entzündungen

Chronische Entzündungen nehmen mit zunehmendem Alter zu. Ein Auslöser dafür findet sich in den Mitochondrien, die die Zellen mit Energie versorgen. Diese Organellen verfügen über eine eigene DNA, die eine Entzündungsreaktion auslöst, wenn sie aus den Mitochondrien austritt.

In einer Studie zeigten Forschende des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns, dass ein Ungleichgewicht der Nukleotide – der Bausteine von DNA und RNA – dafür verantwortlich ist. Sind zu wenig DNA-Bausteine in der Zelle vorhanden, werden RNA-Bausteine fehlerhaft in die mitochondriale DNA eingebaut.

Dies macht die DNA instabil und führt dazu, dass sie aus den Mitochondrien austritt. Diese Erkenntnisse tragen wesentlich zu einem besseren Verständnis der altersbedingten Entzündungsprozesse bei.

Unser Körper benötigt Energie, die von den Mitochondrien in unseren Zellen bereitgestellt wird. Im Gegensatz zu anderen Zellbestandteilen verfügen Mitochondrien über eine eigene DNA, die sogenannte mitochondriale DNA. Sobald diese DNA aus den Mitochondrien austritt, aktiviert sie das zelleigene Immunsystem und löst eine Entzündungsreaktion aus.

Diese Reaktion tritt mit zunehmendem Alter und in seneszenten Zellen, die maßgeblich zur Alterung beitragen, häufiger auf. Mitochondrien nehmen die Bausteine für ihre DNA aus dem Inneren der Zelle auf. Das Forschungsteam um Thomas Langer hatte bereits gezeigt, dass ein Mangel an DNA-Bausteinen in der Zelle zur Freisetzung von mitochondrialer DNA führen kann. Der genaue Mechanismus war jedoch bisher unbekannt.

Einbau von RNA-Bausteinen

Die Forschenden haben nun entdeckt, dass ein Überschuss an RNA-Bausteinen (Ribonukleotiden) dazu führt, dass diese fälschlicherweise in die mitochondriale DNA eingebaut werden. Dadurch wird die mitochondriale DNA instabil und entweicht aus den Mitochondrien ins Zellinnere.

Die Forscher beobachteten diese Instabilität sowohl in gealtertem Gewebe als auch in seneszenten Zellen. Durch die Zugabe von DNA-Bausteinen konnten sie diesen Effekt kompensieren und die Entzündungsreaktion verhindern. Mitochondrien sind besonders anfällig für ein Ungleichgewicht von DNA- und RNA-Bausteinen, da sie im Gegensatz zur DNA-Replikation im Zellkern über keinen Reparaturmechanismus verfügen, der die falsch eingebauten RNA-Bausteine entfernt.

Anhand eines Mausmodells konnten die Forscher außerdem zeigen, dass ein Überschuss an RNA-Bausteinen zu Entzündungen beitragen kann. Diese Mäuse entwickelten eine Nierenentzündung und starben früher.

„Es gibt bereits eine Therapie für bestimmte mitochondriale Erkrankungen, bei der DNA-Bausteine verabreicht werden. Wir wissen jedoch noch nicht, ob sie auch die mit zunehmendem Alter häufiger auftretenden Entzündungen lindern kann. Es wäre interessant, dies zu testen“,

sagt Dusanka Milenkovic, eine der Hauptautorinnen der Studie.

„Unsere Ergebnisse erklären auf molekularer Ebene, wie Stoffwechselstörungen zu Entzündungen in seneszenten Zellen und in gealtertem Gewebe führen können, und eröffnen neue Strategien für mögliche Interventionen“,

fügt Thomas Langer hinzu, der die Studie leitete.

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