Altes Spenderherz wird im jungen Körper biologisch jünger

Ein transplantiertes Herz bringt sein Alter mit – aber offenbar nicht für immer. Alte Spenderherzen können sich in einem jungen Körper biologisch verjüngen, während junge Herzen in älteren Empfängern schneller altern. Das betrifft nicht das Kalenderalter des Organs, sondern messbare Veränderungen an DNA und Genaktivität.

Ein Team um Jesse Poganik von der Harvard University fand dieses Muster zunächst bei Mäusen und anschließend auch in Gewebeproben menschlicher Herztransplantationen. Untersucht wurden unter anderem chemische Markierungen an der DNA, die sich mit dem Altern verändern. Die Arbeit liegt bislang als Preprint auf bioRxiv vor und wurde noch nicht unabhängig begutachtet.

Beim Spenderherz verändert sich das biologische Alter

Für die Versuche erhielten Mäuse ein zusätzliches Herz. Ihr eigenes Herz blieb im Körper, während das transplantierte Organ an den Blutkreislauf angeschlossen wurde. Die Spender waren drei Monate, ein Jahr oder bis zu 1,67 Jahre alt. Auch die Empfänger gehörten zu diesen Altersgruppen.

Vier bis sechs Monate später analysierte das Team rund 320.000 Stellen im Erbgut. Im Blick stand die DNA-Methylierung. Dabei lagern sich chemische Markierungen an die DNA an. Bestimmte Muster verändern sich im Lauf des Lebens und lassen Rückschlüsse auf das biologische Alter eines Gewebes zu.

Bei jungen Herzen in alten Mäusen verschoben sich diese Muster in Richtung eines höheren biologischen Alters. Alte Herzen in jungen Tieren entwickelten dagegen Veränderungen, die eher zu jüngerem Gewebe passten.

Alte Herzen verändern auch ihre Genaktivität

Nicht nur die DNA-Methylierung veränderte sich. Auch bei der Genaktivität fanden die Wissenschaftler Unterschiede. Betroffen waren unter anderem Prozesse rund um Stoffwechsel und Mitochondrien. Gerade diese Bereiche verändern sich typischerweise mit dem Alter.

Dabei zeigte sich ein gegensätzliches Muster:

Junge Herzen in alten Tieren entwickelten eher altersbezogene Veränderungen.
Alte Herzen in jungen Tieren bewegten sich molekular in die andere Richtung.
Blut, Leber und das ursprüngliche Herz der Empfänger veränderten sich deutlich weniger.

Das transplantierte Organ reagierte damit stärker auf die Umgebung des neuen Körpers als der restliche Organismus auf das Alter des Spenderherzens.

Elf menschliche Transplantationen folgen demselben Muster

Für den Vergleich beim Menschen griff das Team auf archivierte Gewebeproben vom Brigham and Women’s Hospital in Boston zurück. Ausgewählt wurden elf Herztransplantationen mit großem Altersabstand zwischen Spender und Empfänger.

In fünf Fällen stammte das Herz von einem älteren Menschen und wurde einem jüngeren Empfänger transplantiert. In sechs Fällen war das Spenderherz jünger als der Mensch, der es erhielt.

Bei den älteren Herzen lagen zwischen Spender und jüngerem Empfänger acht bis 24 Jahre. In der umgekehrten Konstellation betrug der Altersunterschied 38 bis 50 Jahre.

Auch hier hing das biologische Alter des transplantierten Herzens stärker mit dem Alter des Empfängers zusammen als mit dem ursprünglichen Spender. Laut Nature sagt Studienautor Poganik: „Das Bemerkenswerte ist, dass wir dieselben Effekte fanden wie bei den Mäusen.“

Belastbarkeit richtet sich stärker nach dem Empfänger

Zusätzlich werteten die Wissenschaftler medizinische Daten von mehreren Hundert Herztransplantierten aus. Berücksichtigt wurden Messwerte ein Jahr nach der Operation.

Dazu gehörten unter anderem Herzfrequenz, Wanddicke des Herzens, körperliche Belastbarkeit und maximale Sauerstoffaufnahme. Mehrere dieser Werte standen stärker mit dem Alter des Empfängers in Verbindung als mit dem Alter des Spenders.

Besonders deutlich war der Zusammenhang bei der Belastbarkeit. Mit zunehmendem Alter des Empfängers waren sowohl die funktionelle Leistungsfähigkeit als auch die maximale Sauerstoffaufnahme geringer. Dieser Zusammenhang blieb auch nach Berücksichtigung des Body-Mass-Index bestehen.

Andere Messwerte verhielten sich weniger eindeutig. Die linksventrikuläre Auswurffraktion etwa zeigte nur einen Trend, der statistisch nicht signifikant war. Auch nicht jede strukturelle Eigenschaft des Herzens passte sich in gleicher Weise an.

Ältere Spenderherzen könnten künftig häufiger infrage kommen

Das Spenderalter spielt bei Herztransplantationen weiterhin eine wichtige Rolle. Jüngere Organe werden in vielen Programmen bevorzugt, ältere Herzen nur unter bestimmten Voraussetzungen genutzt.

Sollte sich bestätigen, dass ältere Herzen in jüngeren Empfängern biologisch teilweise verjüngt werden, könnte das langfristig den verfügbaren Spenderpool erweitern. Für eine Änderung der Vergabepraxis reichen die bisherigen Daten jedoch nicht aus.

Die molekulare Analyse beim Menschen umfasste nur elf Transplantationen. Zudem liegt die Arbeit bislang als Preprint vor und wurde noch nicht peer-reviewed.

Ungeklärt bleibt auch, wie dauerhaft die Veränderungen sind. Vorhandene Gefäßschäden oder andere strukturelle Veränderungen eines älteren Herzens verschwinden dadurch nicht automatisch. Ebenso fehlen Langzeitdaten dazu, ob biologisch verjüngte Herzen seltener versagen oder die Überlebenschancen verbessern.

Für die langfristige Nutzung älterer Spenderorgane wird deshalb entscheidend sein, ob sich die molekularen Veränderungen auch über Jahre in belastbaren klinischen Vorteilen niederschlagen.

Kurz zusammengefasst:

Alte Spenderherzen können sich in einem jüngeren Körper biologisch verjüngen, während junge Herzen in älteren Empfängern schneller altern können.
Bei Mäusen und in 11 menschlichen Herztransplantationen hing das biologische Alter des Organs stärker mit dem Empfänger als mit dem Spender zusammen.
Die Ergebnisse stammen aus einem noch nicht peer-reviewten Preprint; offen ist, ob die Verjüngung langfristig anhält und klinische Vorteile bringt.

Übrigens: Wie alt ein Organ biologisch ist, lässt sich auch an chemischen Spuren auf der DNA ablesen. Eine neue DNA-Uhr verbindet solche Altersmarker mit Entzündungs- und Stoffwechselprozessen – mehr dazu in unserem Artikel.