Biologisches Alter: Warum Herz, Lunge und Gehirn unterschiedlich schnell altern

Das Geburtsdatum auf dem Ausweis verrät wenig über den tatsächlichen Zustand unseres Körpers. Während das chronologische Alter stetig voranschreitet, altern Herz, Lunge, Gehirn und andere Organe in unterschiedlichem Tempo. Wissenschaftler des CeMM Forschungszentrums für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften haben nun einen Weg gefunden, dieses biologische Alter direkt im Gewebe präzise abzulesen.

KI entschlüsselt die Sprache der Zellen

Die in der Fachzeitschrift „Nature Medicine“ veröffentlichte Studie basiert auf der Auswertung von 25.712 hochauflösenden Aufnahmen aus 40 Gewebearten und 29 verschiedenen Organen. Insgesamt untersuchte das Team Gewebeproben von 983 Personen im Alter zwischen 20 und 70 Jahren.

Eine Künstliche Intelligenz analysierte die mikroskopischen Bilder auf typische Altersveränderungen. Dabei lernte das Modell, die Ordnung von Zellen, Gefäßen und Bindegewebe zu bewerten und daraus „Gewebeuhren“ zu entwickeln. Diese können das biologische Alter eines Organs anhand seiner Struktur schätzen. Im Durchschnitt wichen die Vorhersagen um nur 4,88 Jahre vom tatsächlichen Alter ab.

Biologische Uhren und Krankheitsmarker

Die Diskrepanz zwischen chronologischem und biologischem Alter – das sogenannte „age gap“ – korreliert eng mit anderen Alterungsmarkern. Besonders deutlich wurde dies bei der Telomerlänge, die die Chromosomenenden schützt. Kürzere Telomere deuteten in Organen wie Magen, Niere und Bauchspeicheldrüse auf ein höheres biologisches Alter hin.

Auch krankhafte Prozesse hinterlassen sichtbare Spuren. Im Kleinhirn etwa entdeckte die KI Anzeichen für Myelinverlust und Durchblutungsstörungen, während in der Aorta altersbedingte Gefäßverdickungen sichtbar wurden. Studienleiter André Rendeiro betont: „Unsere Gewebe tragen eine bemerkenswert detaillierte Aufzeichnung des Alterungsprozesses in sich.“

Das Forschungsteam bestehend aus André Rendeiro, Iva Buljan, Ernesto Abila und Yimin Zheng.

Vom Gewebe zum Bluttest

Da Organproben aus dem Gehirn oder Herz für Routineuntersuchungen kaum entnehmbar sind, verknüpfte das Team die Gewebeuhren mit Genexpressionsdaten aus Blutproben. Das Ziel: Über die Aktivität von Genen im Blut auf das biologische Alter spezifischer Organe schließen. Bei Erkrankungen wie Alzheimer oder Morbus Crohn zeigten sich bereits spezifische „Alterssignaturen“ in den betroffenen Körperregionen.

So war bei Alzheimer-Patienten das Gehirn das einzige Organ mit einer signifikant erhöhten Altersabweichung, während bei Morbus Crohn der Magen-Darm-Trakt entsprechende Muster aufwies. Bei Vaskulitis-Patienten zeigten sich erhöhte Werte vor allem in Niere, Leber und Herz.

Noch kein klinischer Standard

Trotz der vielversprechenden Ergebnisse weisen die Forscher darauf hin, dass es sich noch nicht um einen fertigen „Organ-Check“ handelt. Die Studie ist eine Querschnittsanalyse, die keine direkten Ursache-Wirkung-Beziehungen belegt. Ob die Blutmodelle als Instrument zur Früherkennung von Krankheiten dienen können, müssen künftige Langzeitstudien erst noch unter Beweis stellen.

Co-Erstautorin Iva Buljan fasst den aktuellen Stand zusammen: „Wir nutzen die Sprache der Gewebealterung, die wir aus Bildern gelernt haben, und übersetzen sie in etwas, das aus einer gewöhnlichen Blutprobe abgelesen werden kann.“