Epigenetische Alterungsbeschleunigung
Die Differenz zwischen dem anhand des DNA-Methylierungsmusters geschätzten Alter und dem chronologischen Alter — einer der statistisch am besten belegten Alterungsbiomarker, stark mit der Sterblichkeit in Bevölkerungsstudien verknüpft, wenn auch mit begrenztem diagnostischem Wert für eine einzelne Person.
Anzahl der Studien
2
Sicherheit
Hoch
Wirkungseintritt
Nicht zutreffend — dies ist ein Messbiomarker, keine Intervention; eine aussagekräftige Bewertung der Veränderung über die Zeit erfordert wiederholte Messungen im Abstand von Monaten oder Jahren.
Für wen geeignet
Inhaltsverzeichnis
Kurz gesagt
Die Differenz zwischen dem anhand des DNA-Methylierungsmusters geschätzten Alter und dem chronologischen Alter — einer der statistisch am besten belegten Alterungsbiomarker, stark mit der Sterblichkeit in Bevölkerungsstudien verknüpft, wenn auch mit begrenztem diagnostischem Wert für eine einzelne Person.
- →Ermöglicht es in Bevölkerungsstudien, den Zusammenhang zwischen Lebensstil und dem Tempo der biologischen Alterung unabhängig vom chronologischen Alter zu erkennen
- →Uhren der zweiten Generation, wie GrimAge, korrelieren stärker mit Sterblichkeit und Morbidität als einfache Uhren der ersten Generation, die nur auf das chronologische Alter trainiert wurden
- →Einer der statistisch am besten untersuchten Alterungsbiomarker, der als Surrogat-Endpunkt in klinischen Studien zur Bewertung von Anti-Aging-Interventionen verwendet wird
| Definition | Die Differenz zwischen dem aus dem DNA-Methylierungsmuster geschätzten Alter und dem chronologischen Alter |
|---|---|
| Evidenzgrad | Moderat — starke Beobachtungszusammenhänge mit der Sterblichkeit, begrenzter diagnostischer Wert für eine einzelne Person |
| Messmethode | Analyse der Cytosin-Methylierung an DNA-CpG-Stellen mittels Methylierungs-Microarrays |
| Wichtige Uhren | Horvath und Hannum (1. Generation, trainiert auf chronologisches Alter), PhenoAge und GrimAge (2. Generation, trainiert auf klinische Marker und Sterblichkeit) |
| Klinischer Bezug | Jede 5-jährige Zunahme der epigenetischen Alterungsbeschleunigung war in einer deutschen Kohorte mit einem um ca. 23 % höheren Gesamtmortalitätsrisiko verbunden |
| Status | Ein Forschungswerkzeug und teilweise kommerzielles Produkt, kein Ersatz für die standardmäßige medizinische Diagnostik |
| Einschränkung | Eine einzelne Messung hat eine begrenzte Präzision und unterliegt Schwankungen zwischen Laboren |
Verstehen
Überblick
Epigenetische Alterungsbeschleunigung beschreibt eine Situation, in der das 'epigenetische Alter' einer Person — berechnet anhand des DNA-Methylierungsmusters an ausgewählten Genomstellen — höher ist als ihr tatsächliches chronologisches Alter. Ein positiver Wert dieser Differenz (sogenannte Age Acceleration) zeigt an, dass eine Person laut einem bestimmten Algorithmus (einer epigenetischen Uhr) biologisch älter 'wirkt', als ihr Geburtsdatum nahelegen würde; ein negativer Wert bedeutet das Gegenteil.
Dieses Konzept stammt von den sogenannten epigenetischen Uhren — mathematischen Modellen, die das Alter anhand von Methylierungsdaten schätzen und ausführlicher im Beitrag zu biologischen Altersuhren beschrieben werden. Die epigenetische Alterungsbeschleunigung ist einer der statistisch am besten validierten Indikatoren dieser Art: Große Kohortenstudien haben sie wiederholt, unabhängig vom chronologischen Alter, mit einem erhöhten Risiko für Gesamtmortalität, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs in Verbindung gebracht. Das unterscheidet sie von vielen anderen, neueren Alterungsbiomarkern, für die die Evidenz deutlich bescheidener bleibt.
Wem kann das wirklich nützen? Personen, die sich für den wissenschaftlichen Kontext hinter populären kommerziellen 'Tests des biologischen Alters' interessieren, sowie Teilnehmern klinischer Studien zur Bewertung von Anti-Aging-Interventionen, bei denen die epigenetische Alterungsbeschleunigung mitunter als Surrogat-Endpunkt verwendet wird. Es lohnt sich jedoch, zu bedenken, dass die Stärke der Zusammenhänge mit der Sterblichkeit auf Bevölkerungsebene gilt — ein einzelnes kommerzielles Testergebnis hat eine begrenzte Präzision und sollte nicht als präzise, individualisierte Diagnose des Gesundheitszustands betrachtet werden.
Wirkmechanismus
DNA-Methylierung ist eine chemische Modifikation, bei der eine Methylgruppe an Cytosin im Kontext einer CpG-Sequenz angehängt wird, was die Genaktivität beeinflusst, ohne die DNA-Sequenz selbst zu verändern. Das Methylierungsmuster an Tausenden spezifischer CpG-Stellen verändert sich mit dem Alter auf eine recht vorhersagbare Weise, was es Forschern (u. a. Steve Horvath und Gregory Hannum) ermöglichte, Machine-Learning-Algorithmen zu trainieren, die anhand der Methylierungswerte eines ausgewählten Satzes von CpGs das Alter einer bestimmten Gewebeprobe schätzen — diese Modelle werden als epigenetische Uhren bezeichnet. Die epigenetische Alterungsbeschleunigung ist der mathematische Residualwert, der übrig bleibt, nachdem das chronologische Alter vom durch eine bestimmte Uhr geschätzten Alter abgezogen wurde — genau dieser Residualwert wird in Studien zu Gesundheit und Sterblichkeit tatsächlich analysiert, nicht das epigenetische Alter selbst.
Eine wichtige Unterscheidung betrifft die Generationen der Uhren: Die erste Generation (Horvath, Hannum) wurde ausschließlich darauf trainiert, das chronologische Alter möglichst genau vorherzusagen, während die zweite Generation (u. a. PhenoAge und GrimAge) auf zusammengesetzten klinischen Indikatoren und realen Sterblichkeitsdaten trainiert wurde, was sie zu einem deutlich stärkeren Prädiktor für Krankheit und Tod macht als Uhren der ersten Generation — obwohl alle auf derselben zugrunde liegenden Technologie zur Messung der DNA-Methylierung beruhen.
Messung der DNA-Methylierung
Eine Probe, meist Blut, wird einer Microarray-Analyse unterzogen, die den Methylierungsgrad an Tausenden von CpG-Stellen misst.
Berechnung des epigenetischen Alters
Ein Algorithmus kombiniert die gewichteten Methylierungswerte ausgewählter CpGs zu einem einzigen numerischen Wert, der mit dem Alter oder dem Sterblichkeitsrisiko korreliert.
Vergleich mit dem chronologischen Alter
Die Differenz zwischen epigenetischem und chronologischem Alter wird als Beschleunigung (positiver Wert) oder Verlangsamung (negativer Wert) des epigenetischen Alters bezeichnet.
Statistische Interpretation
Das Ergebnis ist vor allem auf Bevölkerungsebene und bei wiederholten Messungen über die Zeit aussagekräftig, nicht als einzelne präzise individuelle Diagnose.
Evidenz: mäßig — basierend auf 2 Studien in dieser Datenbank.
Vorteile
Häufige Mythen
MythosDas Ergebnis eines Tests zum epigenetischen Alter ist ein präzise diagnostiziertes 'wahres biologisches Alter' einer bestimmten Person.
FaktDie Stärke der Zusammenhänge mit Sterblichkeit und Krankheit gilt vor allem auf Bevölkerungsebene und in großen Studiengruppen — ein einzelnes kommerzielles Testergebnis hat eine begrenzte Präzision und sollte nicht als individualisierte Diagnose betrachtet werden.
MythosJede epigenetische Uhr misst dasselbe und liefert das gleiche Ergebnis.
FaktDie Uhren unterscheiden sich darin, worauf sie trainiert wurden — Uhren der ersten Generation (Horvath, Hannum) sagen das chronologische Alter voraus, während Uhren der zweiten Generation (PhenoAge, GrimAge) Sterblichkeit und Krankheitsrisiko vorhersagen, wodurch sie stärker mit dem Gesundheitszustand korrelieren.
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Praxis
Häufig gestellte Fragen
Es ist die Differenz (statistischer Residualwert) zwischen einem aus dem DNA-Methylierungsmuster geschätzten Alter und dem tatsächlichen chronologischen Alter einer Person — ein positiver Wert bedeutet, dass eine bestimmte Uhr diese Person als biologisch älter 'einstuft', als ihr Geburtsdatum nahelegen würde.
Es zeigt ein statistisch erhöhtes Risiko im Vergleich zur in einer bestimmten Studie untersuchten Population an, aber ein einzelnes Ergebnis hat einen begrenzten Vorhersagewert für eine bestimmte Person und ist keiner medizinischen Diagnose gleichzusetzen.
Uhren der ersten Generation (Horvath, Hannum) wurden trainiert, um das chronologische Alter möglichst genau vorherzusagen, während Uhren der zweiten Generation (PhenoAge, GrimAge) auf klinische Indikatoren und Sterblichkeitsdaten trainiert wurden, was sie zu stärkeren Prädiktoren für Krankheit und Tod macht.
Beobachtungsstudien verbinden Faktoren wie körperliche Aktivität, Ernährung und Nichtrauchen mit einem langsameren Tempo der epigenetischen Alterungsbeschleunigung, aber die Evidenz aus Interventionsstudien, die diesen Zusammenhang direkt testen, ist noch begrenzt.
Womit kombinieren
Gute Kombinationen
Uhren des biologischen Alters — Die epigenetische Alterungsbeschleunigung ist einer der am besten untersuchten Indikatoren, die von biologischen Altersuhren verwendet werden
Sicherheit
Nebenwirkungen & Kontraindikationen
Mögliche Nebenwirkungen
Kontraindikationen
Keine bedeutenden Kontraindikationen bei typischer Anwendung.
Lohnt es sich?
Für wen geeignet
- Personen, die sich für den wissenschaftlichen Kontext hinter kommerziellen Tests des 'biologischen Alters' interessieren
- Teilnehmer und Forscher, die an klinischen Studien zur Bewertung von Anti-Aging-Interventionen beteiligt sind
Nicht geeignet für
- Keine bedeutenden Kontraindikationen bei typischer Anwendung.
Evidenz
Wissenswertes
Uhren der zweiten Generation, wie GrimAge, wurden nicht auf das chronologische Alter, sondern auf klinische Indikatoren und Sterblichkeitsdaten trainiert, was sie zu stärkeren Krankheitsprädiktoren macht als Uhren der ersten Generation.
In einer deutschen Kohorte von über 1800 älteren Erwachsenen war jede 5-jährige Zunahme der epigenetischen Alterungsbeschleunigung nach der Horvath-Uhr mit einem um ca. 23 % höheren Gesamtmortalitätsrisiko verbunden.
Studien
DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing
Mäßige EvidenzHorvath S, Raj K. · Nature Reviews Genetics · 2018
Eine grundlegende Übersicht über die Theorie der epigenetischen Uhr, die verschiedene Generationen von Methylierungsuhren und ihre Verwendung als Alterungsbiomarker beschreibt.
Studie ansehenEpigenetic age acceleration predicts cancer, cardiovascular, and all-cause mortality in a German case cohort
Mäßige EvidenzPerna L, Zhang Y, Mons U, Holleczek B, Saum KU, Brenner H. · Clinical Epigenetics · 2016
Eine Kohortenstudie (n=1863), die zeigt, dass jede 5-jährige Zunahme der epigenetischen Alterungsbeschleunigung nach der Horvath-Uhr mit einem um ca. 23 % höheren Gesamtmortalitätsrisiko verbunden war, unabhängig vom chronologischen Alter.
Studie ansehenQuellen & Literaturverzeichnis
Die Zitate sind für diese Demoversion beispielhaft und erfordern vor der produktiven Veröffentlichung eine vollständige bibliografische Prüfung durch die Redaktion.
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Über die Autoren dieses Eintrags
Autor
dr Anna KowalczykChefredakteurin, Molekularbiologie
Anna studierte Molekularbiologie an der Universität Warschau und forschte nach ihrer Promotion acht Jahre lang in einem Labor zu den Mechanismen der zellulären Alterung und Autophagie. Zum Wissenschaftsjournalismus kam sie fast zufällig — frustriert darüber, wie leicht die Ergebnisse ihres Fachs in den Medien vereinfacht werden, begann sie einen Blog, der die Biologie des Alterns verständlich erklärt. Aus diesem Blog entstand VitMode. Heute leitet Anna den gesamten redaktionellen Prozess und achtet darauf, dass jeder Beitrag denselben strengen Maßstäben genügt wie einst ihr Labor: Primärquellen, Prüfung der Methodik und Ehrlichkeit über die Grenzen der Evidenz. Außerhalb der Arbeit ist sie eine begeisterte Boulder-Kletterin.
121 Veröffentlichungen auf dieser Seite
Fachliche Prüfung
dr Piotr ZielińskiEndokrinologe
Piotr praktiziert seit über fünfzehn Jahren Endokrinologie, vor allem im Bereich männlicher Hormonstörungen und Stoffwechselgesundheit. Zu VitMode kam er als wissenschaftlicher Berater, weil er — wie er scherzt — es leid war, bei jedem Termin dieselben Fragen zu Testosteron zu beantworten, und beschloss, die Antworten einmal ordentlich aufzuschreiben. Er begutachtet Inhalte zu Hormontherapie, Supplement-Pharmakologie und Wechselwirkungen und achtet darauf, dass Artikel nie zur Ermutigung zur Selbstsupplementierung werden, wo eigentlich Diagnostik und ärztliche Aufsicht nötig sind. Sein berufliches Motto — „erst der Beweis, dann die Begeisterung" — hat er schon mehr als einem Patienten mitgegeben, der mit einem im Internet gefundenen Supplement-Plan zu ihm kam.
174 Veröffentlichungen auf dieser Seite
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4.2Uhren des biologischen Alters
Ein Sammelbegriff für sehr unterschiedliche Methoden zur Schätzung des 'wahren' Alterungstempos eines Organismus — von gut validierten Uhren der zweiten Generation bis zu deutlich weniger belegten kommerziellen Tests auf Basis von Glykanen oder Mikrobiom. Nicht alle haben ein vergleichbares Evidenzniveau.
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4.7HbA1c (glykiertes Hämoglobin)
Ein Biomarker, der den durchschnittlichen Blutzuckerspiegel der letzten 2–3 Monate widerspiegelt — der Goldstandard der Diabetesdiagnostik und -überwachung, deutlich stabiler als eine einzelne Blutzuckermessung.
4.1Intrinsische Kapazität
Ein Konzept der Weltgesundheitsorganisation (WHO), das 'wahres' funktionelles Altern als Summe von fünf Bereichen körperlicher und geistiger Fähigkeit definiert — eine Alternative zu molekularen Biomarkern, bewertet in einer klinischen Untersuchung statt im Labor.
4.0OMAA Score
Der OMAA Score (Oral Microbiome Aging Acceleration) ist ein numerischer Index, berechnet als Differenz zwischen dem aus einer Mundmikrobiom-Probe vorhergesagten Alter und dem tatsächlichen Alter einer Person — in der Studie, die ihn einführte, war er mit erhöhtem Sterblichkeits- und Gebrechlichkeitsrisiko verbunden.
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Ein Machine-Learning-Modell, das das biologische Alter anhand der Zusammensetzung des Speichelmikrobioms schätzt — ein sehr früher, aufkommender Ansatz für Alterungsbiomarker, zu unterscheiden vom sterblichkeitsorientierten OMAA Score.
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Kommentare (2)
- KW
Kasia W. vor 2 Wochen
Sehr übersichtlich beschrieben, besonders der Abschnitt zu den Wechselwirkungen — das hatte ich so an keiner anderen Stelle gesehen.
- MT
Marek T. vor einem Monat
Plant ihr ein Update mit der neuesten Studie aus diesem Jahr? Ich habe eine interessante Metaanalyse gesehen.