Forscher haben in einer auf dem Preprint-Server bioRxiv veröffentlichten Studie an Mäusen und menschlichen Gewebeproben entdeckt, dass transplantierte Herzen im Körper des Empfängers ihr biologisches Alter an das des Wirts anpassen.
Transplantierte Herzen führen kein rein isoliertes biologisches Eigenleben im neuen Körper. Eine Arbeitsgruppe um den Alternsforscher Jesse Poganik an der Harvard University in Boston hat untersucht, wie sich Spenderherzen nach einer Gewebeübertragung verändern. Die Ergebnisse zeigen, dass sich das biologische Alter der Organe rasch an das Profil des neuen Wirts anpasst, wie unter anderem aus Berichten von Nature hervorgeht.
Heart transplants are limited by donor availability. Heart transplants are being performed more and more frequently around the world, and in ever older people, partly because people are living longer. In the United States, for example, there were a total of 4,636 heart transplants in 2024 — 81.5% more than in 2013. Still, hundreds of people around the world die each year while on waiting lists for new organs. This has led to efforts to transplant organs grown in pigs into people, and, in many places, guidelines have been altered to expand the number of human hearts available for transplant. Generally, donors younger than 45 years old are recommended, although older ones who don’t show signs of significant coronary artery disease are sometimes used.
Die Nachfrage nach Spenderorganen übersteigt weltweit seit Jahren die verfügbaren Kapazitäten. In den Vereinigten Staaten wurden im Jahr 2024 zwar insgesamt 4.636 Herztransplantationen durchgeführt – ein Anstieg von 81.5 Prozent im Vergleich zu 2013 –, doch sterben weiterhin hundreds of people around the world auf den Wartelisten. Um diese Lücke zu schließen, greifen Mediziner zunehmend auf Organe älterer Spender zurück oder prüfen Alternativen wie Xenotransplantationen von Schweinen, während gleichzeitig in vielen Regionen Richtlinien geändert wurden, um die Anzahl verfügbarer Herzen zu erhöhen.
Epigenetische Veränderungen bei Mäusen und Menschen
Um die biologischen Prozesse genauer zu verstehen, kombinierten die Wissenschaftler Tierexperimente mit der Auswertung historischer klinischer Proben. Im Tierversuch verpflanzten sie zusätzliche Herzen von jungen, mittelalten und alten Mäusen in Empfänger unterschiedlicher Altersstufen. Die Versuchstiere behielten dabei ihr eigenes natives Herz, wodurch ein direkter Vergleich zwischen dem implantierten Organ und dem ursprünglichen Gewebe möglich wurde. Jesse Poganik and colleagues implanted an additional heart from young, middle-aged, or old mice into recipients of different ages. The mice kept their original hearts, letting the team compare the graft with native tissue.
Vier bis sechs Monate nach dem Eingriff entnahmen die Forscher Gewebeproben und analysierten die DNA-Methylierung an rund 320.000 Genregionen. Diese chemischen Markierungen dienen als Indikatoren für zelluläre Alterungsprozesse.
Junge Spenderherzen, die in ältere Tiere eingepflanzt wurden, zeigten eine beschleunigte epigenetische Alterung. Ältere Herzen, die in jüngere Organismen gelangten, wiesen Anzeichen einer Verjüngung auf.
Diese Beobachtungen stimmen mit früheren Modellen der Parabiose überein, bei denen zwei Organismen über einen gemeinsamen Blutkreislauf verbunden sind und sich gegenseitig beeinflussen. Um zu prüfen, ob dieser Effekt auch beim Menschen auftritt, analysierte das Team archivierte Biopsien aus elf historischen Herztransplantationen mit substanziellen Alterslücken am Brigham and Women’s Hospital in Boston.
“The remarkable thing is that we found exactly the same effects that we saw in the mice,”
Jesse Poganik, Harvard University, via Nature
Funktionelle Leistungswerte und medizinische Einordnung
Neben den epigenetischen Markern untersuchten die Forscher elektronische Patientenakten von Hunderten Herztransplantierten ein Jahr nach dem Eingriff. Dabei zeigte sich, dass bestimmte körperliche Leistungswerte stark mit dem Alter des Empfängers als mit dem des Spenders korrelierten. Dazu zählten die Herzfrequenz, die Dicke der hinteren Herzwand sowie die Belastungsfähigkeit.
Dennoch verweist das Forschungsteam darauf, dass nicht jede Veränderung umkehrbar ist. Während molekulare Signalwege und mitochondriale Genaktivitäten stark auf das neue biologische Milieu reagieren, bleiben manche altersbedingten Schäden bestehen, wie die Frankfurter Rundschau berichtet.
“Some, but not all, functional measures tracked the prediction that these older hearts in younger individuals functioned as if they were biologically younger, and vice versa,” says Poganik. “Some things are probably simply irreversible.”
Jesse Poganik, Harvard University, via Nature
Poganik betonte in diesem Zusammenhang, dass certain things are probably simply irreversible. Die auf dem Server bioRxiv veröffentlichte und noch nicht von Fachkollegen begutachtete Studie zeigt somit auf, dass die systemische Umgebung des Körpers als wesentlicher Treiber für das biologische Gewebealter fungiert. Dies könnte langfristig neue Ansätze für die Organtransplantation und die Beurteilung älterer Spenderherzen eröffnen, auch wenn zum aktuellen Zeitpunkt keine unmittelbaren Änderungen der klinischen Vergaberichtlinien erfolgen.
Verwandte Artikel
