Wieso verfallen Zellen bei hoher Belastung schneller?
Ein trainierter (nicht hochtrainierter) Mensch altert langsamer als ein untrainierter Mensch bei in diesem Fall gleichen genetischen Veranlagungen und bei gleicher Belastung/Leistung/Energieumsatz.
Das Herz ist größer und die Gefäße weiter, entsprechend mit weniger Frequenz die gleiche Blutmenge inkl. Sauerstoff und Zucker transportierbar und so kann das Herz mit weniger Belastung die gleiche Leistung erzielen bzw. bei gleicher Belastung mehr Leistung.
Wieso aber hält es bei weniger Belastung länger? Ich verstehe nicht so ganz, wieso Zellen altern.
Also ja die Telomere schrumpfen und die Zellen erneuern sich weniger, die Zellbestandteile werden weniger leistungsfähig und das reduziert mit zunehmenden Alter die Leistungsfähigkeit des Körpers.
Aber wieso nehmen Zellen im Körper ünerhaupt schaden? Ich meine explizit Organe wie Herz oder Lunge die permanent und frequentativ arbeiten. Ist das durch die reine Bewegung mechanische Reibung, die die Zellen zerstört oder warum verschleißt unser Körper überhaupt? Wieso macht ein Herz schneller schlapp, wenn es dauerhaft bei hoher Frequenz pumpen muss als bei niedriger. Ist es wirklich nur die mechanische Arbeit und ihre Reibung und Hitze?
Bei Verbrennungsmotoren ist es ja ähnlich... hohe Drehzahl bei Vollgas erzeugt mehr Reibung/Verschleiß als niedrige Drehzahl bzw. niedriger Belastung. Ähnlich wie beim trainierten und untrainierten Herzen ist es hier mit mehr Hubraum und weniger Hubraum. Mehr Hubraum erzielt bei gleicher Belastung mehr Leistung oder und weniger Belastung die gleiche Leistung als weniger Hubraum. Der großhubigerer Motor hält dann entsprechend bei gleicher Belastung länger.
Ich vergleiche gern Lebewesen mit Maschinen, da sie auch nach physikalischen und chemischen Gesetzen arbeiten, nur mit dem Unterschied, dass sich Lebewesen selbst regenerieren und bei Ausfall selbst zersetzen.
Der Kern der ganzen langen Geschichte:
Wieso verfallen Lebewesen bei hoher Belastung des Organismus schneller?
Wieso werden Hühner, die weniger Eier legen, potenziell älter, warum lebt eine Kuh, die 10000l Milch/Jahr gibt kürzer als eine mit 7000/Jahr bei gleicher Größe?
Vielleicht versteht ihr mein Anliegen und meine Denkweise. Vielen Dank schonmal für eure Zeit und Mühen.
2 Antworten
Der menschliche Körper funktioniert ähnlich wie eine Maschine: Er folgt physikalischen und chemischen Gesetzen, hat aber zusätzlich die Fähigkeit zur Selbstheilung. Trotzdem altert er – besonders dann schneller, wenn er dauerhaft stark belastet wird.
Zellen altern, weil sie im Laufe der Zeit Schäden ansammeln, die nicht vollständig repariert werden können. Diese Schäden entstehen durch vielfältige Prozesse: etwa durch oxidative Stressfaktoren, die bei der Energiegewinnung in den Mitochondrien entstehen, durch fehlerhafte Reparaturen in der DNA, durch die Ansammlung von Stoffwechselnebenprodukten oder durch Veränderungen in der epigenetischen Steuerung der Genaktivität. Auch die Telomere, also die Schutzkappen an den Enden der Chromosomen, verkürzen sich bei jeder Zellteilung. Irgendwann ist eine kritische Länge erreicht, und die Zelle kann sich nicht mehr teilen oder geht in einen funktionslosen Ruhezustand über. Besonders stark betroffene Organe sind solche, die ständig aktiv sind – wie das Herz, das permanent schlägt, oder die Lunge, die ununterbrochen arbeitet. Hier akkumulieren sich mit der Zeit mikroskopisch kleine Schäden, die die Funktionsfähigkeit zunehmend einschränken.
Ein trainierter Mensch hat meist ein größeres und kräftigeres Herz, das mit weniger Schlägen dieselbe Blutmenge pumpen kann. Dadurch wird das Herz weniger beansprucht, was langfristig schont und die Alterung verlangsamt.
Bei einem untrainierten Herz muss das Organ öfter schlagen, was auf Dauer zu mehr Stress und schnellerem Verschleiß führt – ähnlich wie bei einem kleinen Motor, der bei hoher Drehzahl schneller kaputtgeht als ein größerer Motor bei gleicher Leistung.
Auch bei Tieren zeigt sich dieses Prinzip:
Hühner, die viele Eier legen, oder Kühe mit sehr hoher Milchleistung, leben oft kürzer. Ihr Körper ist dauerhaft im Hochbetrieb, was ihn schneller altern lässt. Letztlich führt also hohe dauerhafte Belastung zu mehr Zellschäden, und genau das lässt Lebewesen schneller altern – nicht durch reine Reibung, sondern vor allem durch biochemischen und molekularen Stress.
Zusammengefasst heißt das also insgesamt altern Lebewesen schneller, wenn ihr Organismus dauerhaft hoch beansprucht wird, weil diese Belastung eine Vielzahl kleiner Zellschäden nach sich zieht. Diese Schäden entstehen nicht primär durch mechanische Reibung im klassischen Sinne, sondern durch chemische Prozesse, molekulare Abnutzung und die begrenzte Fähigkeit der Zellen, sich dauerhaft und fehlerfrei zu erneuern. Die Parallelen zu Maschinen sind also berechtigt – mit dem Unterschied, dass biologische Systeme adaptiv und selbstheilend, aber dennoch nicht unbegrenzt belastbar sind.
Die zentrale Rolle spielt tatsächlich die Energieumsetzung in den Zellen, genauer gesagt in den Mitochondrien, die dabei wie kleine Kraftwerke arbeiten. Bei der Umwandlung von Nährstoffen in Energie (ATP) entstehen jedoch auch Nebenprodukte wie freie Radikale (ROS). Diese Moleküle sind sehr reaktiv und können DNA, Proteine und Zellmembranen beschädigen. Je mehr Energie umgesetzt wird – z. B. bei hoher körperlicher Dauerbelastung – desto mehr solcher Radikale entstehen. Das bedeutet: mehr Stoffwechsel = mehr Verschleiß auf zellulärer Ebene.
Wieso verfallen Lebewesen bei hoher Belastung des Organismus schneller?
Der Energieumsatz ist größer, wodurch auch mehr schädliche Nebenprodukte entstehen. Durch Vitamine wie E und C können die schädlichen Nebenprodukte, zumeist starke Oxidationsmittel, abgefangen werden, bevor sie Schäden in der Zelle anrichten.
Eine vollständige Reparatur ist nur bei der Mitose möglich, d.h. Neusynthese und anschließenden Apoptose der Zelle, die die Schäden geerbt hat. Die Tochterzelle ist erbgesund, hat aber verkürzte Telomere.
Vielen Dank. Deshalb ist eine gesunde Ernährung so elementar wichtig für ein langes und gesundes Leben.
Egal ob Maschinen oder Lebewesen man sieht immer wieder, das Leistung und Haltbarkeit immer Gegenspieler sind, wenn Zeit der begrenzende Faktor ist.
Vielen Dank, genau so hab ich mir die Antwort vorgestellt, mir fehlte das, was wirklich in der Zelle vorgeht bei dem Prozess der Energieumsetzung. Bin nämlich (deshalb auch das Beispiel mit den Tieren) Hühnerzüchter im Hobbybereich und möchte meine bestehende Zwergrasse mit 1,2kg Lebendmasse und 150 Eiern/ Jahr bei 45g pro Ei mit einer neuen großen Rassen mit 2,5kg Lebendgewicht bei 200 Eiern und 60g und versuche damit langlebigere Tiere zu erzüchten als Hybrid mit mittelhoher Leistung, Großrahmigkeit und angemessener Eigröße, um einerseits Leistung, aber langlebige Tiere zu erzielen, die dann vermutlich durch die Größe zwar mehr Futterverbrauch haben, aber dafür das einzelne Tier robuster und länger leben kann, also das Gegenteil von den meisten leichtgebauten Hochleistungstieren.
Hinzu kommt dann ja auch noch der wundervolle Heterosiseffekt.