Mäßig kalte Temperaturen können die Lebensspanne verlängern und Alterungsprozesse verzögern. Kölner Forschende haben nun entschlüsselt, wie das funktioniert: Die Muskulatur produziert bei Kälte ein Stoffwechselprodukt namens Dihydrobiopterin (BH2), das in andere Gewebe transportiert wird und dort das Proteingleichgewicht stabilisiert. Das verlängert nicht nur die Lebensspanne von Modellorganismen, sondern schützt auch menschliche Zellen vor krankhaften Proteinablagerungen. Eine gezielte Gabe von BH2 oder der Aminosäure Tyrosin bildet den Effekt auch bei normaler Körpertemperatur nach.
Dem Alter davonkühlen
Vom Muskel in den ganzen Körper: Kälte aktiviert Anti-Aging-Signalweg
Dass es sich bei moderater Kälte länger lebt, ist in der Alternsforschung keine neue Erkenntnis. Sowohl bei wechselwarmen Tieren wie dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans als auch bei Säugetieren verlängert eine leicht abgesenkte Körpertemperatur die Lebensspanne. Selbst beim Menschen lässt sich der Trend ablesen: Seit der industriellen Revolution ist die durchschnittliche Körpertemperatur gesunken – parallel zur steigenden Lebenserwartung. Doch wie genau Kälte auf molekularer Ebene wirkt, blieb lange ungeklärt. Eine Forschungsgruppe um Prof. Dr. David Vilchez, Köln, hat nun einen entscheidenden Baustein identifiziert.
Die Muskulatur als Zentrale
Für ihre in Nature veröffentlichte Studie zogen die Forschenden junge Fadenwürmer bei Standardtemperatur (20 °C) auf und überführten sie im Erwachsenenalter in eine kühlere Umgebung von 15 °C. Das Ergebnis: Die Kälte löste eine ganze Kaskade stoffwechselbezogener Veränderungen aus. Besonders ein Molekül fiel dabei auf – Dihydrobiopterin, kurz BH2.
Produziert wird BH2 vor allem in der Muskulatur. Von dort gelangt es über die Blutbahn in andere Gewebe, insbesondere in Darm und Nervensystem. Dort wird es in seine bioaktive Form, das Tetrahydrobiopterin (BH4), umgewandelt. BH4 wiederum unterstützt die zelluläre Maschinerie, die für das korrekte Falten und Funktionieren von Proteinen sorgt – ein zentraler Faktor für gesundes Altern.
„Wir freuen uns, zeigen zu können, dass milde Kälte die Produktion eines bestimmten Metabolits, BH2, auslöst, das in den Muskeln produziert, gespeichert und anschließend vom Muskelgewebe freigegeben wird. BH2 verteilt sich dann in andere Teile des Körpers, wo es dabei hilft, das Proteingleichgewicht zu erhalten. Diese Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die gezielte Beeinflussung eines einzelnen Gewebes wie die Muskulatur einen Schutz für den ganzen Organismus bieten könnte. Das eröffnet uns neue Wege für therapeutische Ansätze.“
— Prof. Dr. David Vilchez, Kölner Exzellenzcluster zur Erforschung des Alterns und altersassoziierter Erkrankungen CECAD
Lebensverlängerung auch ohne Kälte
Erhöhen die Forschenden die BH2-Produktion in der Muskulatur gezielt – etwa durch genetische Überaktivierung des zuständigen Enzyms –, verlängert sich die Lebensspanne der Würmer nicht nur bei 15 °C, sondern auch bei normaler oder sogar erhöhter Temperatur (20 bzw. 25 °C). Eine direkte Supplementierung mit BH2 oder mit der Aminosäure Tyrosin, die weiter unten im Signalweg entsteht, hatte einen ähnlichen Effekt. Mit anderen Worten: Der Kälte-Benefit lässt sich offenbar imitieren, ohne dass die Körpertemperatur tatsächlich sinken muss.
„Wir waren wirklich überrascht, dass die Supplementierung die Lebensspanne deutlich erhöht hat, sogar bei den normalen oder erhöhten Temperaturen.“
— Dr. Hyun Ju Lee, CECAD
Weniger Proteinmüll, gesündere Zellen
Der Signalweg wirkt nicht nur auf die Lebenszeit, sondern auch auf die Zellgesundheit. Mit zunehmendem Alter verlieren Zellen die Fähigkeit, fehlgefaltete Proteine abzubauen oder korrekt zu falten – eine zentrale Grundlage neurodegenerativer Erkrankungen wie Chorea Huntington oder amyotropher Lateralsklerose (ALS). Bei beiden Krankheitsbildern lagern sich veränderte Proteine zusammen und schädigen Nervenzellen.
Die Kölner Gruppe prüfte, ob BH2 auch hier einen Schutzeffekt haben könnte und zwar nicht nur im Wurm, sondern auch an menschlichen Zellmodellen. Tatsächlich reduzierte BH2 in humanen Zellen die Zusammenlagerung krankheitsrelevanter Proteine, sowohl bei den bei Huntington typischen polyQ-Varianten als auch bei ALS-assoziierten TDP-43- und FUS-Mutanten. In Motoneuronen mit einer ALS-Mutation , die aus induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnen wurden, sank nach einer Gabe von BH2 oder Tyrosin auch die Zahl der Nervenzellen, die abstarben.
Grenzen des Ansatzes
Ganz ohne Einschränkungen ist der Effekt allerdings nicht. Unter oxidativem Stress – also wenn die Zellen stark belastet sind – verliert BH2 seine schützende Wirkung, da die Umwandlung in die aktive Form BH4 dann gestört ist. Tyrosin hingegen behielt in den Experimenten auch unter diesen Bedingungen seine Wirksamkeit. Das könnte für künftige therapeutische Überlegungen relevant werden.
Fazit: Kälte als Blaupause für neue Therapieansätze
Die Studie identifiziert einen bislang unbekannten Mechanismus, über den Kälte systemisch wirkt – mit der Muskulatur als zentralem Schaltpunkt. Für eine „Pille gegen das Altern“ oder gezielte Therapien bei neurodegenerativen Erkrankungen sei es laut den Autoren jedoch noch deutlich zu früh. Die Ergebnisse liefern aber einen vielversprechenden Ausgangspunkt für die Entwicklung stoffwechselbasierter Therapieansätze bei Erkrankungen wie Huntington oder ALS – und möglicherweise auch für Strategien, die den positiven Effekt von Kälte nutzen, ohne dass die Körpertemperatur dafür verändert werden müsste.
Die Studieninhalte wurden redaktionell eingeordnet und mithilfe KI-gestützter Prozesse strukturiert aufbereitet.
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