Besser und länger atmen: Neue Erkenntnisse zu Dyspnoe bei älteren Erwachsenen

Das Verständnis dafür, wie Alterungsprozesse den Körper verändern und warum die körperliche Leistungsfähigkeit im Laufe der Zeit oft nachlässt, ist zu einem zentralen Thema der modernen biomedizinischen Forschung geworden. Im Mittelpunkt einer aktuellen Studie an Mäusen stehen Dyspnoe und Lungenfunktion.

„Wenn man ältere Menschen betreut, kommt etwa jeder dritte Patient über 65 mit der Aussage: ‚Ich bin kurzatmig‘“, erklärt Dr. Edward Manning, Assistenzprofessor für Innere Medizin in der Abteilung für Pneumologie, Intensivmedizin und Schlafmedizin (Yale-PCCSM). „Häufig führt man eine umfassende medizinische Untersuchung durch und findet trotzdem keine Erklärung. Herz, Lunge und Arterien scheinen relativ normal zu sein, doch die Symptome bleiben bestehen.“

Die Studie von Wissenschaftlern der Yale School of Medicine (YSM) veröffentlicht in „Aging Cell“, deutet auf eine fortschreitende Versteifung der Pulmonalarterie als mögliche Erklärung für einige der altersbedingten Beeinträchtigungen der Herz- und Lungenfunktion hin.

Ausgehend von klinischen Beobachtungen, dass die Leistungsfähigkeit des Herz-Lungen-Systems mit dem Alter abnimmt, stellten die Wissenschaftler die Hypothese auf, dass die Alterung die zugrunde liegenden mechanischen Eigenschaften verändert. Sie verglichen daher die Herz-Lungen-Mechanik im rechten Ventrikel, der proximalen Pulmonalarterie und der Lunge junger und alter Mäuse (~3 Monate vs. ~24 Monate sowie genetisch veränderte Tiere mit beschleunigter Alterung).

Ziel der Studie war es, Ähnlichkeiten und Unterschiede in spezifischen Kennzeichen der Alterung und altersbedingten Stressoren im kardiopulmonalen System zu beurteilen ‒ und letzten Endes Biomarker und potenzielle therapeutische Ziele für altersbedingte Beeinträchtigungen der Herz- und Lungenfunktion zu finden.

Untersuchung mechanischer, struktureller und molekularer Veränderungen

Um zu untersuchen, ob Veränderungen im Lungenkreislauf eine anhaltende Atemnot im Alter erklären könnten, konzentrierten sich Manning, Erstautor Ruben De Man von der YSM sowie Kooperationspartner des Yale-PCCSM und anderer Institutionen auf die Lungenarterie. Denn, so Manning: „Wir haben gelernt, dass die Versteifung der Aorta einer der stärksten Prädiktoren für Organfunktionsstörungen – also Schäden an lebenswichtigen Organen wie Nieren, Gehirn und Herz – im gesamten Körper ist. Die Lunge wird jedoch nicht von der Aorta, sondern von der Pulmonalarterie versorgt. Daraus ergab sich die Frage: Versteift sich die Pulmonalarterie ebenfalls mit zunehmendem Alter, und könnte dies die Lungenfunktion beeinträchtigen?“

Manning ist auch am West Haven VA Medical Center und am Yale Claude D. Pepper Older Americans Independence Center tätig.

Fortschreitende Versteifung der proximalen Pulmonalarterie

Die Forschenden fanden altersbedingte mechanische und strukturelle Veränderungen in der proximalen Pulmonalarterie, dem herznahen Abschnitt. Zu diesen Veränderungen zählten eine fortschreitende Versteifung und eine verringerte Fähigkeit zur Speicherung mechanischer Energie. Dies ging einher mit messbaren Beeinträchtigungen der Lungenfunktion, der Rechtsherzleistung und der Belastbarkeit.

De Man et al. beobachteten außerdem Veränderungen in der Genexpression und der Zellsignalisierung innerhalb der Pulmonalarterie, die mit zellulärer Alterung und Umbauprozessen des umliegenden Gewebes übereinstimmen. Insbesondere Transkriptionsanalysen wiesen auf eine mögliche Rolle perivaskulärer Makrophagen hin.

„Diese Makrophagen scheinen die Kommunikation zwischen den Zellen der Arterienwand zu regulieren“, erläutert Manning. „In älteren Arterien nimmt ihre Signalaktivität zu, und sie zeigen Anzeichen von Seneszenz. Dies deutet darauf hin, dass sie ein therapeutisches Ziel darstellen könnten, um altersbedingte Veränderungen in diesem Gewebe zu verlangsamen.“

Enger Zusammenhang mit abnehmender Lungenfunktion vermutet

Manning merkt an, dass eine wichtige, noch offene Frage die Entstehung der Versteifung der Lungenarterien im Laufe der Zeit ist. „Wir versuchen immer noch, die Pathogenese zu verstehen – ob die Lungenarterie zuerst versteift oder ob Schäden in den kleineren Gefäßen und im Lungengewebe zur Versteifung der größeren Arterie führen“, sagt er. „Unsere Hypothese ist jedoch, dass die Versteifung der großen Lungenarterie eng mit dem Rückgang der Lungenfunktion zusammenhängt.“

Laut Manning kann eine erhöhte Steifigkeit die Ausbreitung von Druckwellen durch die Gefäßwand beschleunigen und so die empfindliche Gefäßinnenwand und die umliegenden Kapillaren schädigen. Dies ähnelt Mechanismen, die bei chronischer Nierenerkrankung und anderen Formen von Organschäden eine Rolle spielen.

Erhalt von Körperfunktionen im Fokus

„Diese Arbeit ist ein hervorragendes Beispiel für den potenziellen Nutzen der Integration von Physiologie, Biomechanik und Einzelzell-RNA-Omics in der Alternsforschung“, unterstreicht Dr. Naftali Kaminski, Professor für Innere Medizin (Pneumologie) an der Yale School of Medicine (YSM) und Leiter des Yale-PCCSM. Für Manning geht es in dieser Forschung – und in der Alternsforschung im Allgemeinen – letztlich um den Erhalt der Körperfunktionen und nicht nur um die Verlängerung der Lebensspanne.

„Es geht um mehr als nur darum, länger zu leben“, führt er aus. „Aus gerontologischer Sicht ist es unser Ziel, die zusätzlichen Lebensjahre so zu gestalten, dass die Betroffenen funktionsfähig bleiben. Wenn eine Verlangsamung der Versteifung der proximalen Pulmonalarterie dazu beitragen kann, die Atmung und die Herz-Kreislauf-Funktion zu erhalten, können Menschen so lange wie möglich ein besseres Leben führen.

„Letztendlich lautet das Ziel schlicht: Besser und länger atmen“, formuliert es Manning knapp. (ac)