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Neue Zellen, neuer Mensch: Der lebenslange Erneuerungsprozess

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Wie alt werden wir eigentlich? Statistisch haben Frauen aktuell eine Lebenserwartung von 83 Jahren, Männer werden im Schnitt 78 Jahre alt. Uns ist eine begrenzte Zeit auf dem Planeten Erde beschieden, und wir sind gewiss weit entfernt davon, unsterblich zu sein – wenngleich sich der ein oder andere manchmal so fühlen mag. Zu Recht unzerstörbar darf sich eigentlich nur ein Lebewesen fühlen. Vielleicht haben Sie schon einmal von der Hydra gehört. Der nur wenige Millimeter große Süßwasserpolyp macht es sich für die Dauer der Unendlichkeit auf Unterwasserpflanzen in Teichen, Seen und Flüssen bequem. Wie schafft er das?

Sein Geheimnis ist sprichwörtlich simpel. Das kleine Hohltier ist eines der primitivsten Lebewesen, das die Erde bevölkert. Es hat ein perfekt funktionierendes System der ständigen und vollkommenen Erneuerung seiner Selbst entwickelt. Dabei hat der Polyp mit denselben Problemen zu kämpfen wie wir Menschen: Umweltgifte greifen seine Zellen an, Schadstoffe akkumulieren in seinem Körper, und Strahlung ist in der Lage, sein Erbgut zu verändern. Was macht er also anders als wir? Anstatt Schäden in seinen Zellen zu reparieren, tötet die Hydra sie ab und ersetzt sie in rasantem Tempo durch neue. So bleibt sie ewig jung. Innerhalb von fünf Tagen hat sich der Polyp einmal komplett erneuert. Dabei steht ihm ein nicht versiegender Pool an Stammzellen zur Verfügung, aus dem sich sämtliche andere Körperzellen entwickeln können. Selbst Nervenzellen können neu entstehen – einmalig im Tierreich. Warum aber müssen wir Menschen altern und letztlich sterben? Warum funktioniert bei uns das Hydra-System nicht? Die Hydra ist ein sehr einfaches Lebewesen, eines der primitivsten mehrzelligen Tiere überhaupt. Sie besitzt nur drei verschiedene Stammzell-Linien. Höher entwickelte Tiere, zu denen auch der Mensch gehört, haben viel mehr und deutlich differenziertere Zelltypen, aus denen ihr Organismus aufgebaut ist. Die Komplexität unseres Körpers erlaubt eine ständige Rundumerneuerung schlichtweg nicht. Uns allen ist daher am Ende dasselbe Schicksal beschieden: Die lebenslange Einwirkung schädlicher Umwelteinflüsse verursacht   Defekte, die zum Absterben von Zellen, zum Verlust von Körperfunktionen und schließlich zum Tod führen. Altern und Tod sind also das Ergebnis einer Ansammlung von Defekten, die unser Immunsystem nicht mehr reparieren kann.

Lassen Sie uns einen genaueren Blick auf unsere Zellen werfen. Der erwachsene Mensch besitzt rund 100 Billionen von ihnen. Auch in unserem Körper finden ständig Reparatur- und Erneuerungsvorgänge auf zellulärer Ebene statt – wenn auch weniger umfassend als bei der Hydra. Mit jeder Sekunde gehen in unserem Organismus etwa 50 Millionen Zellen unter. Gleichzeitig werden ebenso viele Zellen neu generiert. Nach etwa 90 Tagen haben sich viele unserer Zellen zumindest einmal erneuert. Dieser Erneuerungs-Prozess findet fortlaufend und lebenslänglich statt. Das führt dazu, dass die Zellen eines 50-Jährigen im Schnitt gerade einmal zehn Jahre alt sind. Beeindruckend, nicht? Je nach Beanspruchung des Gewebes erneuern sich die verschiedenen Zelltypen unseres Körpers unterschiedlich schnell. Im Folgenden geben wir Ihnen einen Überblick darüber, welche Zellen sich wie schnell erneuern.



Nach einigen Tagen:

Dünndarmschleimhaut: Alle zwei Tage erneuert sich die innerste Zellschicht unserer Dünndarmschleimhaut einmal komplett. An einem Tag stößt ein Erwachsener etwa 250 Gramm dieser abgeschilferten Zellen über die Verdauung ab. Würde man eine Momentaufnahme des Dünndarms machen, so könnte man sagen, dass seine Zellen durchschnittlich zehn Jahre alt sind. Die Zellen unseres Dünndarms sind dafür zuständig, Nährstoffe aus dem Nahrungsbrei herauszufiltern und ins Blut zu leiten. Darüber hinaus kooperieren sie eng und gern mit unserem Immunsystem. Ein gesundes Darmmikrobiom ist bekanntlich wichtig für eine starke Abwehr. Der Darm ist aber auch wesentlicher Bestandteil unserer „Denkfabrik“. Wie das? Immer mehr Studien zeigen die enge Verbindung zwischen unserem Darm und den Nervenzellen im Gehirn. Fachleute sprechen von der Mikrobiom-Darm-Gehirn-Achse. Unsere Darmbakterien beeinflussen kognitive Funktionen wie die Gedächtnisleistung, die Aufmerksamkeit, die Fähigkeit, Probleme zu lösen, und sogar die Kreativität.

Nach einer Woche:

Weiße Blutzellen (Leukozyten, z.B. B- und T-Lymphozyten): Bestimmte Vertreter unserer Immunzellen sind in der Lage, sich binnen einer Woche zu erneuern. Von Bedeutung ist das für eine stets gut angepasste Immunabwehr, um beispielsweise Viren, Bakterien und Pilzen zeitgerecht den Kampf ansagen zu können.

Lungenschleimhaut: Die Zellen des sogenannten Flimmerepithels unserer Bronchien regenerieren sich ebenfalls binnen einer Woche. Ohne sie wären wir schutzlos gegenüber Feinstaub, Abgase, Viren und allen schädlichen Substanzen, die wir über die Luft einatmen. Es sei hier erwähnt, dass sich der Teer aus Zigaretten allerdings bis zu einem Jahr in der Lunge hält.

Magenschleimhaut: Auch die Zellen unserer Magenschleimhaut erfreuen sich eines hohen Umsatzes. Hintergrund ist die ständige Exposition gegenüber Säuren und Basen und natürlich täglich neuen Substanzen, die wir über die Nahrung aufnehmen und die im Magen den ersten Verdauungsschritt erfahren.

Zahnfleisch: Unsere Gingiva regeneriert sich fortlaufend. Oberflächliche Wunden heilen in einer gesunden Mundflora innerhalb von etwa einer Woche ab.

Nach zwei Wochen:

Blutplättchen (Thrombozyten): Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Blutgerinnung und erneuern sich innerhalb von 10 Tagen.

Dickdarmschleimhaut: Unser Dickdarm entzieht dem Nahrungsbrei noch einmal Wasser. Das kommt sowohl unserem Metabolismus als auch unserem Kreislauf zugute. Die Schleimhautzellen des Dickdarms regenerieren sich nach 10 Tagen.

Nach drei Wochen:

Zellmembranen: Alle unsere Körperzellen sind von einer schützenden Cholesterinhülle umgeben, die ständig auf- und abgebaut wird. Sie ist essentiell für die sehr individuellen Funktionsweisen jeder Zelle. Innerhalb von drei Wochen werden alle Zellmembranen in unserem Körper einmal erneuert.

Nach einem Monat:

Hautzellen: Die Zellen unserer obersten Hautschichten regenerieren sich im Schnitt in einer Zeit von zwei bis vier Wochen. Im Bereich des Lippenrots ist unsere Haut besonders dünn, hier dauert die Produktion neuer Zellen nur zwei Wochen. An den Fußsohlen sind ca. 19 Tage notwendig und unsere Haut an den Ohren erneuert sich in ganzen fünft Wochen. Durchschnittlich verschwinden Sommerbräune, aber auch Makel, die zum Beispiel ein Pickel hinterlassen kann, in drei bis vier Wochen von unserer Haut.

Nach sechs Wochen:

Knochen: Knochenbrüche verheilen in Abhängigkeit von der Lokalisation im Schnitt in sechs Wochen. Es gilt jedoch die Faustregel, dass ein Bruch, der eher in der Mitte eines langen Knochens gelegen ist, länger für die Heilung benötigt – das kann bis zu 10 Wochen in Anspruch nehmen.

Riechzellen: Die Sinneszellen in der Nase können sich innerhalb von 1-2 Monate wiederherstellen, sollten sie durch zu intensive Exposition toxischen Substanzen gegenüber untergegangen sein.

Nach zwei Monaten:

Harnblase: Auch die Zellen unserer Harnblase können sich erneuern. Die innerste Schicht ist mit dem sogenannten Urothel ausgekleidet, das sich in 66 Tagen erneuern kann. Das Besondere am Urothel ist, dass es mit einer großen Anpassungsfähigkeit auf variable Füllungszustände der Blase reagiert und als Permeabilitätsschranke für konzentrierten Harn und darin gelöste Stoffe dient.

Nach drei Monaten:

Die Periode von 90 Tagen gilt in unserem Körper gewissermaßen als besondere Regenerationsmarke: Nach drei Monaten haben sich fast alle regenerationsfähigen Zellen im Körper und ¾ der roten Blutkörperchen vollständig erneuert.

Nach vier Monaten:

Rote Blutkörperchen (Erythrozyten): Nach 120 Tagen Lebensdauer haben sie ca. 1600 km Strecke im Körper zurückgelegt und werden schließlich in der Milz abgebaut. Sie haben ihr Soll mehr als erfüllt, denn ohne sie gäbe es keine Sauerstoffversorgung all unserer Organe. Ihre Fähigkeit, jede einzelne Zelle mit Sauerstoff zu beliefern, ist ganz entscheidend für Bereitstellung von Energie. Ohne die Arbeit unserer Erythrozyten könnte keine Körperfunktion von statten gehen, wir wären weder leistungsfähig noch könnten wir uns auf irgendetwas konzentrieren.

Nach fünf Monaten:

Finger- und Fußnägel: Unsere Daumennägel wachsen etwa 0,095 Millimeter pro Tag, die übrigen Fingernägel 0,086 Millimeter. Auch der Nagel der großen Zehe wächst mit 0,006 Millimeter etwas schneller als die übrigen Zehennägel, hier sind es 0,004 Millimeter. Es dauert insgesamt etwa 150 Tage, bis ein Nagel vom Nagelbett bis zur Spitze gewachsen ist.

Nach sechs Monaten:

Leberzellen: Unsere Leberzellen leben durchschnittlich 150 bis 180 Tage, in 300 bis 500 Tagen hat sich die Leber einmal komplett erneuert – je nach Beanspruchung durch Medikamente, Alkohol, Drogen und andere Umweltgifte. Damit gehört die Leber zu unseren ganz besonders regenerationsfreudigen Organen. Spendet man einen Teil der Leber, wächst das Organ innerhalb von nur sechs Monaten vollständig nach. Das ist ein Umstand, den sich selbstverständlich die Transplantationsmedizin zu Nutze macht. Warum ist die Leber so wichtig für uns? Sie ist neben den Nieren und der Lunge unser wichtigstes Entgiftungsorgan. Darüber hinaus nimmt sie am Energiestoffwechsel teil, synthetisiert unter anderem Proteine und Fettsäuren und reguliert unseren Blutzuckerspiegel. An dieser Stelle könnten wir noch viel mehr aufzählen. Ohne eine funktionstüchtige Leber können wir nicht leben.

Nach einem Jahr:

Herzmuskelzellen: An sich gilt in Fachkreisen nach wie vor, dass sich Herzmuskelzellen nicht regenerieren können. Wir können dem ganz vorsichtig ein kleines Aber hinzufügen, denn ein Prozent des Herzmuskels kann sich nach aktueller (Tier-)Studienlage pro Jahr erneuern. Inwieweit solche Prozesse für den Menschen eine Rolle spielen, ist allerdings noch unklar: Geht Herzgewebe unter, etwa durch einen Infarkt, kann es sich ohne fremde Hilfe nicht regenerieren bzw. lediglich nicht funktionstüchtiges Narbengewebe hinterlassen.


Auf die Reise zur Zellerneuerung in unserem Körper haben wir Sie ausgehend von der Tatsache mitgenommen, dass sich die verschiedenen Gewebe unterschiedlich schnell regenerieren. Die Erneuerung von Zellen folgt einem System, das einem zweischneidigen Schwert nicht unähnlich ist: Ohne Leben kein Tod – und umgekehrt. Im Erwachsenenalter muss unser Körper täglich etwa zehn Milliarden verbrauchte, funktionsunfähige oder beschädigte Zellen eliminieren. Ohne den sogenannten programmierten Zelltod hätte sonst ein 80-Jähriger rund zwei Tonnen Knochenmark und eine Darmlänge von 16 Kilometern. Wir haben Ihnen schon berichtet, dass die Gesamtheit der Zellmembranen fast aller Zellen eines erwachsenen Organismus innerhalb von 20-30 Tagen vollständig erneuert wird. Und das ohne „Störungen im Betriebsablauf“. Lassen Sie uns noch einmal kurz ausholen: Irgendwann müssen wir sterben, so ist es im Leben. Und bevor es soweit ist, möchten wir uns einer bestmöglichen Gesundheit erfreuen. Paradoxerweise gelingt das nur, wenn jeden Tag viele unserer Körperzellen untergehen – Leben und Gesundheit hängen davon ab, dass Zellen rechtzeitig zugrunde gehen. Die eigenen Zellen können für den Körper nutzlos oder sogar gefährlich werden, wenn sie ihren Dienst nicht mehr nach Plan verrichten. Deshalb entscheidet ein in die Zellen eingebauter Sicherheitsmechanismus, ob und wann sie in den Tod gehen müssen. Bei diesem gezielten „Selbstmord“ – die bekannteste Form ist die sogenannte Apoptose – stirbt die Zelle nach einem festgelegten Programm. Nach erfolgreicher Abwehr einer Infektion zum Beispiel kursieren im Blut noch massenweise Immunzellen, obwohl der Erreger bereits eliminiert ist. Also begeben sich die meisten von ihnen in die Apoptose. Auch jedes Mal, wenn eine Frau nach ihrem Eisprung nicht schwanger wird, hat sich ihre Gebärmutterschleimhaut mit vielen zusätzlichen Zellschichten und neuen Blutgefäßen auf eine befruchtete Eizelle vorbereitet, die aber eben nicht kommt. Auch in diesem Fall wird ein Teil dieser Zellen durch Apoptose wieder vernichtet. Ganz gleich, ob eine Zelle nun in den programmierten Zelltod geht, weil sie überflüssig ist, eine Gefahr für den Körper darstellt oder einfach nur das Ende ihrer natürlichen Lebensdauer erreicht hat: Ab einem bestimmten   Punkt,   nachdem   das Signal zum Zelltod gegeben wurde, verläuft   die Apoptose stets gleich. Die Zelle stirbt in ihrer intakten Hülle – bis dahin unbemerkt von außen. Sie verliert lediglich   den   Kontakt   zu   ihren   Nachbarzellen und kugelt sich etwas zusammen. In ihrem Inneren sind indessen ihre Apoptose-Gene aktiv, und ein Räderwerk von Signalstoffen und Enzymen arbeitet. Es sorgt dafür, dass verschiedene Zellbestandteile porös werden und dass sich der Zellkern auflöst. Unter dem Mikroskop sieht es zu dem Zeitpunkt aus, als würde die Zelle kochen. Letztlich zerfällt sie in sogenannte apoptotische Körper. Diese Kügelchen werden dann von benachbarten Zellen oder Fresszellen aufgenommen und recycelt. Dieser Vorgang dauert etwa 45 Minuten. Die betroffenen Zellen verschwinden dabei spurlos.

Für die Aufklärung der Zusammenhänge über den programmierten Zelltod haben Sydney Brenner, Robert Horvitz und John Sulston 2002 übrigens den Nobelpreis für Medizin und Physiologie erhalten. Als Studienobjekt diente ihnen der winzige Fadenwurm Caenorhabditis elegans, bei dem die gleichen Signalwege zum programmierten Zelltod führten wie beim Menschen. Für die angewandte medizinische Forschung, aber auch für den klinischen Alltag sind die gewonnenen Erkenntnisse der drei Wissenschaftler von immenser Bedeutung. Sie haben wesentliche Informationen über Schlüsselmechanismen erbracht, die sowohl für das ungehemmte Wachstum von Krebszellen, aber auch für den frühzeitigen Zelltod von Nervenzellen bei Patienten mit Morbus Parkinson und Morbus Alzheimer verantwortlich sind.

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