Wissenschaftler haben möglicherweise entdeckt, warum große Hunde deutlich früher sterben als kleine Rassen. Eine im Fachjournal Science veröffentlichte Genanalyse zeigt, dass der Alterungsprozess im Erbgut bei schweren Hunden schneller verläuft. Forscher der Arizona State University führen dies auf die nachlassende Kontrolle über sogenannte springende Gene zurück.
Wer das Glück hat, mit einer Dogge oder einem Mastiff zu leben, kennt die traurige Realität eines oft viel zu kurzen Hundelebens. Während kleine Begleiter wie Chihuahuas problemlos das Teenageralter erreichen und ein Alter von bis zu 12 bis 16 Jahren – oder im Falle von Yorkshire Terriern und Chihuahuas sogar bis zu 18 Jahren – anstreben können, sterben Riesenrassen meist nach rund zehn Jahren. Im Tierreich verhält sich das sonst andersrum: Größere Arten wie Wale werden bis zu fast 200 Jahre alt, während Mäuse nach etwa zwei Jahren sterben. Innerhalb der Hundeart kehrt sich dieses Gesetz jedoch um. Eine neue Genstudie liefert nun konkrete molekulare Daten zu dieser Größen-Lebensdauer-Vergleichsrechnung.
Die Rolle von DNA-Methylierung und springenden Genen
Das Forschungsteam, an dem neben der Arizona State University unter anderem auch die Vanderbilt University beteiligt war, untersuchte die epigenetischen Muster von fast 900 Hunden – genauer gesagt analysierten sie Daten von 894 beziehungsweise laut einer Untergruppe 864 Hunden –, die am langfristigen Dog Aging Project teilnehmen. Die beteiligten Wissenschaftler sammelten dabei Blutproben, die vor der Analyse auf Immunzellen angereichert wurden. Dabei nahmen die Wissenschaftler chemische Anhängsel an der DNA unter die Lupe, die sogenannten Methylgruppen. Diese Schalter regulieren, welche Gene aktiv sind, ohne den genetischen Code selbst zu verändern. Mit fortschreitendem Alter verändert sich dieses Profil, was die Erstellung einer biologischen Uhr ermöglicht.
Bei der Auswertung von 1.640 Methylomen zeigte sich ein deutlicher Unterschied zwischen den Körpergrößen. Wissenschaftler der Arizona State University fanden heraus, dass größere Hunde schneller altern als ihre kleineren Artgenossen. Besonders stark betrifft dies sogenannte transponierbare Elemente (TEs), auch bekannt als springende Gene oder genauer gesagt LINE1-Sequenzen. Diese DNA-Abschnitte können Kopien von sich selbst an andere Stellen des Genoms einfügen und dabei wichtige Funktionen stören. Während Promotor-Regionen im Alter laut der Auswertung hypermethyliert werden, weisen Introns und transponierbare Elemente eine Hypomethylierung mit sinkenden Werten auf; bei großen Hunden fiel diese altersbedingte Hypomethylierung der transponierbaren Elemente um 31 Prozent stärker aus als bei kleinen Hunden.
Blaise Mariner, Forscher an der Arizona State University, sagte: „Dies ist eine der klarsten molekularen Signaturen, die wir je gesehen haben und die mit dem bekannten Zielkonflikt zwischen Körpergröße und Lebenserwartung bei Hunden übereinstimmt.
Normalerweise halten chemische Schutzschalter diese unruhigen DNA-Stücke in Schach. Doch die Untersuchung ergab, dass riesige Hunderassen jedes Jahr etwa 35 Prozent mehr dieser Schutzmarkierungen an LINE1-Genen verlieren als kleine Hunde, wobei diese Familie von springenden Genen in über 40 Prozent ihrer Regionen die chemischen Markierungen einbüßte. Ohne diesen Schutz können die springenden Gene aktiver werden, Entzündungen auslösen und die genomische Stabilität gefährden. Die Forscher hoben zudem hervor, dass die molekulare Alterung besonders rasch in der frühen Lebensphase eines Hundes voranschreitet und sich das Tempo im Laufe des Lebens verlangsamt. Zudem war jede Zunahme des epigenetischen Alters um ein weiteres Jahr über das kalendarische Alter hinaus mit einem um 15 Prozent erhöhten Sterblichkeitsrisiko verbunden.
Unterschiede bei Geschlechtern und das X-Chromosom
Neben der Körpergröße spielte auch das biologische Geschlecht eine Rolle im epigenetischen Gefüge. Männliche Hunde zeigten ebenfalls eine beschleunigte molekulare Alterung, wobei altersbedingte Veränderungen am X-Chromosom besonders stark hervortraten. Da Weibchen zwei Kopien des X-Chromosoms besitzen und Männchen lediglich eines, vermuten Experten hier eine Art Pufferfunktion gegenüber den schädlichen Veränderungen. Die Co-Leiterin der Arbeit, Brianah McCoy, betonte, dass die entdeckten Unterschiede bei den LINE1-Genen auf dem X-Chromosom zwischen den Geschlechtern ein unerwartetes Ergebnis darstellten. Die Untersuchung der X-Chromosomen-Regulation verdeutliche die Komplexität des biologischen Alterns.
Das Forschungsteam beobachtete zudem, dass Immunzellen älterer Tiere zunehmend ihre Spezialisierung verlieren, was die Abwehr von Infektionen und Krebs erschwert. Noah Snyder-Mackler erklärte dazu, dass die Körper großer Hunderassen möglicherweise einen harten evolutionären Kompromiss eingehen müssen.
Noah Snyder-Mackler, Professor an der Arizona State University, sagte: „Ihre Körper müssen diesen Kompromiss eingehen zwischen wirklich schnellem Wachstum und dessen Aufrechterhaltung auf der einen Seite versus Investitionen in das Immunsystem und die Integrität des Organismus auf der anderen.
Mögliche Parallelen zur menschlichen Alterung
Da Haushunde eng mit Menschen zusammenleben, die gleiche Umweltfaktoren teilen und vergleichbare medizinische Versorgung erhalten, gelten sie in der Geroscience als wertvolles Modell. Die Forscher betonen, dass die gewonnenen Erkenntnisse über springende Gene nicht nur zum besseren Verständnis des Hundelebens beitragen, sondern langfristig auch der Altersforschung beim Menschen zugutekommen könnten. Ob die Methylierungsverluste die Ursache oder lediglich eine Begleiterscheinung des Alterns sind, müssen nun kommende Analysen zeigen.
