In einer ersten randomisierten kontrollierten Studie dieser Art zeigt ein internationales Forscherteam unter der Leitung des Butler Columbia Aging Center an der Columbia University Mailman School of Public Health, dass eine Kalorieneinschränkung das Altern bei gesunden Erwachsenen verlangsamen kann. Die CALERIE™-Intervention verlangsamte das Tempo des Alterns, gemessen an der Blut-DNA-Methylierung der Teilnehmer unter Verwendung des Algorithmus DunedinPACE (Pace of Aging, Cberechnet aus der EPigenom). Der Interventionseffekt auf DunedinPACE stellte eine Verlangsamung des Alterungsprozesses um 2–3 Prozent dar, was in anderen Studien zu einer Verringerung des Sterblichkeitsrisikos um 10–15 Prozent führte, ein Effekt, der einer Intervention zur Raucherentwöhnung ähnelt. Die Ergebnisse werden online im Journal veröffentlicht Altern in der Natur.
„Bei Würmern, Fliegen und Mäusen kann eine Kalorieneinschränkung biologische Alterungsprozesse verlangsamen und eine gesunde Lebensspanne verlängern“, sagt Seniorautor Daniel Belsky, PhD, außerordentlicher Professor für Epidemiologie an der Columbia Mailman School und Wissenschaftler am Butler Aging Center von Columbia. „Unsere Studie zielte darauf ab zu testen, ob die Kalorienrestriktion auch die biologische Alterung beim Menschen verlangsamt.“
Die randomisierte kontrollierte Phase-2-Studie CALERIE™, finanziert vom US National Institute on Aging, ist die allererste Untersuchung der Auswirkungen einer langfristigen Kalorieneinschränkung bei gesunden, nicht fettleibigen Menschen. Die Studie randomisierte 220 gesunde Männer und Frauen an drei Standorten in den USA für zwei Jahre zu einer um 25 Prozent kalorienreduzierten oder normalen Ernährung. CALERIE™ ist ein Akronym für „Comprehensive Assessment of Long-Term Effects of Reducing Intake of Energy“.
Um die biologische Alterung bei Teilnehmern der CALERIE-Studie zu messen, analysierte das Team von Belsky Blutproben, die von Studienteilnehmern vor der Intervention und nach 12- und 24-monatiger Nachbeobachtung entnommen wurden. „Menschen leben sehr lange“, erklärte Belsky, „deshalb ist es nicht praktikabel, ihnen zu folgen, bis wir Unterschiede bei altersbedingten Krankheiten oder beim Überleben sehen. Stattdessen verlassen wir uns auf Biomarker, die entwickelt wurden, um das Tempo und den Fortschritt der biologischen Alterung über die Dauer der Studie zu messen.“ Das Team analysierte Methylierungsmarkierungen auf DNA, die aus weißen Blutkörperchen extrahiert wurde. DNA-Methylierungsmarkierungen sind chemische Markierungen auf der DNA-Sequenz, die die Expression von Genen regulieren und sich bekanntermaßen mit dem Alter ändern.
In der Primäranalyse konzentrierten sich Belsky und Kollegen auf drei Messungen der DNA-Methylierungsdaten, die manchmal als „epigenetische Uhren“ bekannt sind. Die ersten beiden, die PhenoAge- und GrimAge-Uhren, schätzen das biologische Alter oder das chronologische Alter, in dem die Biologie einer Person „normal“ erscheinen würde. Diese Maße können als „Kilometerzähler“ betrachtet werden, die ein statisches Maß dafür liefern, wie viel Alterung eine Person erfahren hat. Die dritte von den Forschern untersuchte Maßnahme war DunedinPACE, die Schätzungen das Tempo des Alterns, oder die Geschwindigkeit der biologischen Verschlechterung im Laufe der Zeit. DunedinPACE kann man sich als „Tachometer“ vorstellen.
„Im Gegensatz zu den Ergebnissen für DunedinPace gab es keine Auswirkungen des Eingriffs auf andere epigenetische Uhren“, bemerkte Calen Ryan, PhD, Forschungswissenschaftler am Butler Aging Center in Columbia und Co-Hauptautor der Studie. „Der Unterschied in den Ergebnissen deutet darauf hin, dass dynamische „Tempo-of-Aging“-Maßnahmen wie DunedinPACE möglicherweise empfindlicher auf die Auswirkungen der Intervention reagieren als Maßnahmen des statischen biologischen Alters.“
Unsere Studie hat Beweise dafür gefunden, dass eine Kalorieneinschränkung das Altern beim Menschen verlangsamt“, sagte Ryan. „Aber Kalorienrestriktion ist wahrscheinlich nicht jedermanns Sache. Unsere Ergebnisse sind wichtig, weil sie den Beweis aus einer randomisierten Studie liefern, dass eine Verlangsamung des menschlichen Alterns möglich sein könnte. Sie geben uns auch ein Gefühl dafür, nach welchen Wirkungen wir in Studien zu Interventionen suchen könnten, die mehr Menschen ansprechen könnten, wie intermittierendes Fasten oder zeitlich begrenztes Essen.“
Derzeit wird eine Nachuntersuchung der Studienteilnehmer durchgeführt, um festzustellen, ob die Intervention langfristige Auswirkungen auf ein gesundes Altern hatte. In anderen Studien wurde ein langsameres DunedinPACE mit einem reduzierten Risiko für Herzkrankheiten, Schlaganfälle, Behinderungen und Demenz in Verbindung gebracht. „Unsere Studie zu den Nachwirkungen der CALERIE™-Intervention wird testen, ob die während der Studie beobachteten kurzfristigen Auswirkungen zu einer längerfristigen Verringerung altersbedingter chronischer Krankheiten oder ihrer Risikofaktoren führen“, sagt Sai Krupa Das, ein leitender Wissenschaftler und CALERIE-Ermittler, der die langfristige Nachsorge der CALERIE™-Teilnehmer leitet.
DunedinPACE wurde von Daniel Belsky und Kollegen an der Duke University und der University of Otago entwickelt. Um DunedinPACE zu entwickeln, analysierten die Forscher Daten aus der Dunedin Longitudinal Study, einer wegweisenden Geburtskohortenstudie über die menschliche Entwicklung und das Altern, die 1000 Personen begleitet, die 1972-73 in Dunedin, Neuseeland, geboren wurden. Die Forscher analysierten zunächst die Änderungsrate von 19 Biomarkern über 20 Jahre Nachbeobachtung, um ein einziges zusammengesetztes Maß für das Tempo des Alterns abzuleiten. Als nächstes verwendeten die Forscher Techniken des maschinellen Lernens, um dieses 20-jährige Tempo des Alterns in einen Einzelzeitpunkt-DNA-Methylierungs-Bluttest zu destillieren. Die Werte des DunedinPACE-Algorithmus entsprechen den Jahren der biologischen Alterung während eines einzelnen Kalenderjahres und liefern ein Maß für das Alterungstempo.
Die Studie wurde vom US National Institute on Aging Grant R01AG061378 unterstützt und nutzte auch Ressourcen, die vom CALERIE Research Network (R33AG070455) und der Dunedin-Studie (R01AG032282) bereitgestellt wurden. Koautoren erhielten zusätzliche Unterstützung von der American Brain Foundation und den NIH-Zuschüssen P30AG028716, R01AG054840, R33AG070455, CIHR RN439810, R01 AG071717, R03AG071549 U01AG060906.