Moderne Methoden der Altersforschung: Von Labormäusen zu Begleithunden

Abschnitte

• Modellorganismen in der Altersforschung
• Labormäuse als Goldstandard
• Begleithunde als wertvolles Modell
• Die Infrastruktur des Dog Aging Project
• Ernährung bei alternden Hunden
• Fütterungshäufigkeit und Gesundheitsoutcomes
• Vollständiges Transkript

Modellorganismen in der Altersforschung

Dr. Matt Kaeberlein, MD, PhD, gibt einen Überblick über die Methoden der modernen Altersforschung. Das Feld stützt sich stark auf eine Kerngruppe von Modellorganismen, oft als "Sicherheitsrat der Biologie" bezeichnet. Etwa 90 % der präklinischen Arbeiten werden mit Hefepilzen, Fadenwürmern (C. elegans), Fruchtfliegen und Labormäusen durchgeführt. Diese Modelle bieten verschiedene Vorteile, wie die extrem kurze Lebensdauer von C. elegans von nur drei Wochen, die Tausende von Experimenten ermöglicht.

Labormäuse als Goldstandard

Dr. Matt Kaeberlein bezeichnet Labormäuse als aktuellen Goldstandard für präklinische Altersstudien. Dies liegt vor allem an ihrer intensiven Nutzung über mehrere Jahrzehnte. Ein wichtiger Fortschritt ist die kommerzielle Verfügbarkeit gealterter Nagetiere. Forscher können nun alte Mäuse kaufen, anstatt jahrelang Kolonien zu halten. Diese Veränderung hat die Kapazität für Lebensdauer- und Gesundheitsstudien an Mäusen erheblich erweitert. Dr. Kaeberlein merkt jedoch an, dass dies auf Kosten der Erforschung des Alterns in anderen wertvollen Modellsystemen gehen könnte.

Begleithunde als wertvolles Modell

Dr. Matt Kaeberlein zeigt besondere Begeisterung für die Erforschung des Alterns bei Begleithunden. Haustierhunde altern etwa siebenmal schneller als Menschen, was Studien in einem angemessenen Zeitrahmen ermöglicht. Entscheidend ist, dass Hunde die menschliche Umgebung teilen und ähnlichen Umweltvariationen ausgesetzt sind. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber Labormäusen, die in kontrollierten, pathogenfreien Einrichtungen gehalten werden. Dr. Kaeberlein ist überzeugt, dass Hunde ein starkes Modell bieten, um zu verstehen, wie die Umwelt die biologische Alterung beeinflusst.

Die Infrastruktur des Dog Aging Project

Eine wichtige Initiative, die Dr. Kaeberlein diskutiert, ist das Dog Aging Project. Diese Langzeitstudie zielt darauf ab, die Infrastruktur für die Nutzung von Begleithunden in der Altersforschung aufzubauen. Das Projekt hat etwa 34.000 Hunde in seine Grundlagenkomponente aufgenommen. Besitzer füllen einen umfangreichen Fragebogen zu Gesundheit und Lebenserfahrungen ihrer Haustiere aus. Diese umfassende Datenerfassung erfasst Krankengeschichte, häusliche Umgebung und Ernährungsmuster. Ziel ist es, die genetischen und Umweltdeterminanten gesunden Alterns bei Hunden zu verstehen.

Ernährung bei alternden Hunden

In seinem Gespräch mit Dr. Anton Titov erörtert Dr. Kaeberlein die Rolle der Ernährung bei der Alterung von Hunden. Er stellt klar, dass Hundeernährung in der westlichen Welt zwar nicht identisch mit menschlicher Ernährung ist, aber erhebliche Variationen aufweist. Hunde erhalten verschiedene Futtermittel, darunter Trockenfutter, Nassfutter, Diätfuttermittel und Rohkost. Diese Vielfalt, wenn auch nicht so breit wie beim Menschen, bietet die Chance, die Auswirkungen der Ernährung zu studieren. Sie stellt einen Fortschritt gegenüber den hochraffinierten und kontrollierten Diäten für Labornagetiere dar.

Fütterungshäufigkeit und Gesundheitsoutcomes

Dr. Matt Kaeberlein präsentiert überzeugende Daten des Dog Aging Project zur Fütterungshäufigkeit. Die Analyse der großen Kohorte zeigte eine auffällige Korrelation. Hunde, die nur einmal täglich gefüttert wurden, wiesen geringere Häufigkeiten von Diagnosen in zehn Kategorien altersbedingter Erkrankungen auf. Bei sechs dieser Kategorien waren die Effekte groß und statistisch signifikant. Dr. Kaeberlein warnt, dass dies Korrelation, nicht notwendigerweise Kausalität zeigt. Dennoch veranschaulicht es eindrucksvoll, wie die Studie von Begleithunden wichtige Hypothesen zu Ernährung und Altern generieren kann.

Vollständiges Transkript

Dr. Anton Titov, MD: Wenn wir etwas zurücktreten und die Methoden der modernen Altersforschung betrachten – es gibt ja mehrere Modellorganismen, den sogenannten Sicherheitsrat der Biologie. Wie wird moderne Altersforschung betrieben? Vielleicht können Sie einen Überblick geben.

Dr. Matt Kaeberlein, MD: Ich würde sagen, Labormäuse sind immer noch der Goldstandard für präklinische Studien. Das liegt teilweise daran, dass dies der Modellorganismus ist, der in den letzten Jahrzehnten am intensivsten genutzt wurde, und an der Verfügbarkeit von Labormäusen.

Eine der wirklich wichtigen Veränderungen in den letzten fünf bis zehn Jahren war die kommerzielle Verfügbarkeit gealterter Nagetiere für experimentelle Studien. Früher war es schwierig, Altersstudien, Lebensdauer- und Gesundheitsstudien an Mäusen durchzuführen, weil man vor drei Jahren beginnen musste, um die Mäuse alt genug für die Experimente zu bekommen. Jetzt kann man einfach alte Mäuse von der Jackson Laboratory kaufen, was die Ausweitung von Altersstudien in präklinischen Modellen erheblich erleichtert hat.

Eine weitere Konsequenz davon ist jedoch, dass noch mehr Menschen Mäuse verwenden, möglicherweise auf Kosten der Erforschung des Alterns in anderen Modellsystemen.

Die klassischen Tiermodelle für die Altersforschung sind Hefepilze, der Fadenwurm C. elegans, Fruchtfliegen und Mäuse. Ich würde immer noch sagen, dass 90 % der präklinischen Arbeit in diesen Modellen durchgeführt wird. Killifische entwickeln sich zu einem wirklich interessanten neuen Wirbeltiermodell, aber es ist immer noch eine relativ kleine Anzahl von Tieren, die mit Killifischen arbeiten.

Es gibt einige dieser eher exotischen Tiermodelle wie den Nacktmull, den einige wenige seit vielen Jahren studieren. Aber auch das ist eine echte Minderheit auf dem Gebiet, die das Altern in diesen sehr langlebigen Tiermodellen erforscht, weil Experimente an einem Tiermodell, das 30 Jahre lebt, schwierig sind.

Das ist das Geniale an etwas wie C. elegans, das in drei Wochen altert und stirbt. Man kann Tausende von Experimenten in angemessener Zeit durchführen. Das geht nicht einmal mit Mäusen und schon gar nicht mit einem Nacktmull, der 30 oder 40 Jahre lebt. Es ist also eine Abwägung.

Ein weiteres Tiermodell, das erwähnenswert sein könnte, ist der Marmoset, ein nichtmenschlicher Primat. Einige Labore studieren das Altern beim Marmoset. Ein Vorteil des Marmoset gegenüber größeren nichtmenschlichen Primaten ist, dass sie eine Lebensdauer von 10 bis 20 Jahren haben.

Ein Nachteil des Marmoset ist, dass wir nicht wissen, wie lange seine Lebensdauer in Gefangenschaft ist. Ich denke, das war eine Herausforderung für einige der mit Marmosets arbeitenden Personen, da sie dachten, dass Marmosets nur zehn Jahre leben würden, aber es stellt sich heraus, dass sie in Gefangenschaft wahrscheinlich länger leben. Wir werden sehen, ob sich der Marmoset als nützliches nichtmenschliches Primatenmodell erweist.

Und dann ist da natürlich das Tier, an dem ich besonders interessiert und begeistert bin, um die Biologie des Alterns zu verstehen: der Begleithund oder Haustierhund. Haustierhunde sind wirklich interessante Tiere, um die biologische Alterung aus verschiedenen Gründen zu studieren.

Zwei der großen Gründe sind, dass sie schnell altern. Jeder kennt die Idee, dass ein Menschenjahr etwa sieben Hundejahren entspricht. Das bedeutet nur, dass Hunde etwa siebenmal schneller altern als Menschen. Das ist natürlich keine echte biologische Gleichwertigkeit, aber es kommt ziemlich nah.

Das bedeutet, dass man Studien durchführen kann, um zu verstehen, was die wichtigsten genetischen und Umweltdeterminanten des gesunden Alterns bei Haustierhunden in einem angemessenen Zeitrahmen sind.

Ein weiteres Merkmal von Hunden, das meiner Meinung nach wirklich wichtig zu würdigen ist, ist, dass sie die menschliche Umgebung teilen. Wir haben bereits ein wenig darüber gesprochen, wie die meisten Studien an Mäusen in sehr gut kontrollierten, pathogenfreien Einrichtungen durchgeführt werden, mit wenig Variation in der Umwelt.

Hunde erfahren fast die gesamte Umweltvariation, die Menschen auch erfahren. Aus der Perspektive, die Rolle der Umweltvariation in der biologischen Alterung zu verstehen, denke ich, dass Begleithunde ein besonders mächtiges Tier sind, um dies zu studieren.

Dann vielleicht am wichtigsten: Menschen lieben ihre Hunde. Ich bin ein Hundemensch. Ich liebe meinen Hund. Und deshalb denke ich, wenn wir in der Lage sind, sowohl den Alterungsprozess bei Hunden zu verstehen als auch potenziell diesen Prozess zu modifizieren, um Haustierhunden zusätzliche Jahre gesunder Lebensspanne zu geben, hat das einen signifikanten intrinsischen Wert an sich, für die Lebensqualität sowohl des Hundes als auch des Menschen.

Aus diesen Gründen habe ich das Gefühl, dass Begleithunde dem Feld viel Wert in Bezug auf das Verständnis der Biologie des Alterns bieten. Wir versuchen aktiv, die Infrastruktur aufzubauen, die es dem Feld ermöglichen wird, den Begleithund zu nutzen, um die Biologie des Alterns zu studieren.

Dr. Anton Titov, MD: Also das ist, ja, Hunde sind sehr interessant. Aber angesichts der Bedeutung der Ernährung bei Krankheiten beim Menschen in jeder Interaktion scheint die Ernährung von Begleithunden, zumindest in der westlichen Welt, ziemlich gut kontrolliert, standardisiert und optimiert zu sein. Und menschliche Nahrung wird für Hunde nicht empfohlen. Offensichtlich ist es in anderen Teilen der Welt signifikant anders. Wie sehen Sie diesen Vergleich? Dass der Ernährungsfaktor im Wesentlichen aus der Umwelt entfernt wird?

Dr. Matt Kaeberlein, MD: Ja, das ist eine gute Frage. Ein paar Dinge, ich würde sagen, ich denke, Sie haben recht, zumindest in der westlichen Welt essen die meisten Begleithunde keine Ernährung, die mit der menschlichen Ernährung vergleichbar ist, zumindest in Bezug auf die spezifische Zusammensetzung der verzehrten Lebensmittel. Es gibt natürlich viele, vielleicht die meisten Begleithunde, die von Zeit zu Zeit etwas menschliche Nahrung bekommen.

Aber der andere Punkt, den ich machen würde, ist, Sie sagten, dass die Ernährung bei Begleithunden gut kontrolliert und optimiert ist, und ich würde sagen, das ist nicht der Fall. Es gibt verschiedene Diäten, die Menschen ihren Haustieren geben. Selbst bei den großen Marken für Hundefutter gibt es Dutzende verschiedener Rezepturen, Lamm und Reis, Huhn, Rindertrockenfutter, Nassfutter, Diätfuttermittel, Fischöle.

Es gibt also tatsächlich eine große Variation in der Ernährung, die Begleithunden gegeben wird, einschließlich vieler Menschen, die ihre Hunde jetzt mit Rohkost füttern. Sie essen nicht die gleiche Vielfalt an Lebensmitteln wie Menschen, aber es gibt eine vielleicht vergleichbare Vielfalt an Lebensmitteln, die Begleithunde essen.

Ich denke, wir können sicherlich, wenn man eine große genug Population von Begleithunden bekommt und versteht, welche Ernährung diese Hunde erhalten, das Potenzial haben, einige korrelative Analysen durchzuführen, um zu verstehen, ob die Zusammensetzung der Ernährung Auswirkungen auf Gesundheitsoutcomes während des Alterns hat.

In dieser Hinsicht würde niemand argumentieren, dass Hunde ein perfektes Modell für menschliches Altern sind. Das einzige perfekte Modell für menschliches Altern wird der Mensch sein. Aber in dieser Hinsicht denke ich, dass es immer noch ein Schritt nach vorne gegenüber Labornagetieren ist, die fast ausschließlich mit einer sehr raffinierten Diät mit einer sehr kontrollierten Menge an für die Studie geeigneter Ernährung gefüttert werden.

Ich denke, Begleithunde können die Ernährungvielfalt in ziemlich gutem Maße erfassen, was uns einige Einblicke in die Rolle der Ernährung beim gesunden Altern geben könnte.

Und ich denke, das andere, was man bei Begleithunden betrachten kann, ist, wie viel sie essen? Also Kalorienaufnahme? Und wie häufig essen sie? Wie oft werden die Hunde gefüttert?

Wir haben kürzlich im Rahmen des Dog Aging Project die Fütterungshäufigkeit mit Gesundheitsergebnissen während des Alterns analysiert. Eine Komponente des Dog Aging Project ist eine Längsschnittstudie zum Altern, in die wir mittlerweile etwa 34.000 Hunde in die Dog Aging Project Pack aufgenommen haben, die gewissermaßen die grundlegende Komponente der Längsschnittstudie darstellt.

Für die Aufnahme in die Pack füllen die Besitzer eine recht umfangreiche Befragung aus, die die Krankengeschichte, die häusliche Umgebung, das Fressverhalten und ähnliches erfasst. Es handelt sich also um eine umfassende Befragung zu Gesundheit und Lebenserfahrungen.

Eine der Fragen in dieser Befragung lautet: Wie oft füttern Sie Ihren Hund? Erwartungsgemäß füttern einige Personen ihre Hunde ad libitum, sodass der Hund ständigen Zugang zu Futter hat. Einige füttern dreimal täglich, andere zweimal täglich, und manche nur einmal täglich.

Die häufigste Fütterungshäufigkeit bei Heimtierhunden scheint, zumindest in den Vereinigten Staaten, zweimal täglich zu sein. Ich glaube, mehr als die Hälfte der Besitzer in unserer Kohorte fütterte ihre Hunde zweimal täglich, aber ein erheblicher Anteil fütterte nur einmal täglich.

Wir stellten eine sehr einfache Frage: Wenn man Hunde, die einmal täglich gefüttert werden, und Hunde, die häufiger als einmal täglich gefüttert werden, betrachtet und sie in diese beiden Gruppen einteilt – wie hoch ist dann die Häufigkeit der Diagnose einer bestimmten altersbedingten Erkrankung in diesen beiden Gruppen?

Sehr auffällig war, dass bei Hunden, die einmal täglich gefüttert werden, niedrigere Häufigkeiten von Diagnosen in, ich glaube, zehn verschiedenen Kategorien altersbedingter funktioneller oder krankhafter Outcomes vorlagen. Bei sechs dieser Kategorien waren die Effekte groß und statistisch signifikant.

Es handelt sich also um ein starkes Signal, das meines Erachtens Hinweischarakter hat. Man kann sicherlich sagen, dass es eine Korrelation zwischen vielen altersbedingten Gesundheitsoutcomes und der Fütterungshäufigkeit bei Hunden gibt. Das beweist keine Kausalität, und man kann mögliche Erklärungen anführen, wie etwa, dass einmal täglich gefütterte Hunde seltener adipös sind, was zugrunde liegen könnte.

Aber ich denke, es veranschaulicht die Aussagekraft einer großen Anzahl von Begleithunden, bei denen Daten zu etwas sehr Einfachem wie Fütterungshäufigkeit und Krankheitsdiagnosen vorliegen. So kann man beginnen, diese übergreifenden Fragen zu stellen, die dann hypothesengenerierend sind und möglicherweise ermöglichen, in Zukunft mechanistischere Fragen zu untersuchen.

Also nochmals, das war eine etwas ausführliche Antwort auf Ihre Frage, aber ich denke, Hunde können uns etwas über die Auswirkungen von Ernährung auf das Altern verraten.