Mit jedem Herzschlag versorgt unser Blutgefäßsystem den gesamten Körper, doch nicht alle Gefäße altern gleich. Ein Forschungsteam des CeMM in Wien hat dafür erstmals einen umfassenden Zellatlas erstellt, der die Alterung der Endothelzellen in 12 menschlichen Geweben vergleicht. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die Erneuerungsfähigkeit der Gefäße mit dem Alter verringert und Entzündungsprozesse zunehmen. Die Studie schafft damit eine Grundlage, um altersbedingte Gefäßerkrankungen besser zu verstehen.
Mit jedem Herzschlag durchzieht unser Blut ein weitverzweigtes Netz aus Gefäßen. Ihre Innenwand besteht aus einer dünnen Schicht spezialisierter Zellen, den Endothelzellen. Sie regulieren den Blutfluss, steuern den Stoffaustausch mit dem umliegenden Gewebe und koordinieren die Reaktion auf Verletzungen. Mit dem Alter kann dieses fein abgestimmte System aus dem Gleichgewicht geraten, und das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen steigt. Bisher war wenig darüber bekannt, was sich in diesen Zellen im Laufe des Lebens verändert. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Laura de Rooij vom CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften hat diese Lücke nun ein Stück weit geschlossen.
Ein Atlas des Alterns
Die Endothelzellen spielen für die Funktion von Blutgefäßen und Organen eine zentrale Rolle, wurden in der Alternsforschung bislang aber vergleichsweise wenig beachtet. Das Team um die Erstautorin Sarah Dobner, Doktorandin in der Forschungsgruppe von Laura de Rooij, ging deshalb einen anderen Weg: Statt Blutgefäße als Ganzes zu untersuchen, analysierte es die Aktivität einzelner Gene in einzelnen Zellen. Diese sogenannte Einzelzellanalyse zeigt, welche Gene in einer Zelle aktiv sind und wie sich ihre Aktivität mit dem Alter verändert.
Dafür führten die Forschenden Daten aus 34 bestehenden Studien zusammen. Die Analyse umfasste mehr als 375.000 Zellen aus 290 Proben und 12 menschlichen Geweben. Berücksichtigt wurden ausschließlich Gewebe von Menschen, die als gesund beziehungsweise nicht erkrankt galten. So konnten die Forschenden vor allem jene molekularen Veränderungen erfassen, die mit dem natürlichen Altern zusammenhängen. Das Ergebnis ist der „Human Aging Endothelial Cell Atlas“. Er zeigt, wie sich Endothelzellen in den Blutgefäßen verschiedener Körperregionen im Laufe des Lebens verändern.
Weniger Gefäßsprossen, mehr Entzündungssignale
Besonders interessant waren für das Team die venösen Endothelzellen. Sie können sogenannte Gefäßsprossen bilden, aus denen sich neue Blutgefäße entwickeln. Dieser Prozess ist wichtig für die Erneuerung des Gefäßsystems. Bei älteren Menschen war die Aktivität mehrerer Gene, die an der Bildung dieser Sprossen beteiligt sind, geringer. Das könnte darauf hindeuten, dass sich Gefäße mit zunehmendem Alter schlechter erneuern können. Die tatsächliche Regenerationsfähigkeit untersuchte die Studie jedoch nicht direkt.
In mehreren Geweben zeigte sich außerdem mit dem Alter eine erhöhte Aktivität von Genen, die mit Entzündungsprozessen und zellulärer Seneszenz zusammenhängen. Bei der Seneszenz teilen sich Zellen nicht mehr, beeinflussen ihre Umgebung aber weiterhin.
„Eine unserer wichtigsten Erkenntnisse ist, dass die Alterung von Endothelzellen nicht überall im Gefäßsystem gleich abläuft“, betont Sarah Dobner. „Durch die Zusammenführung von Daten aus unterschiedlichen Geweben konnten wir Muster erkennen, die bei einer isolierten Untersuchung einzelner Organe oder Endothelzelltypen möglicherweise unentdeckt geblieben wären.“
Mechanische Reize und die Rolle von p21
Der Atlas zeigt auch, wie sich die Reaktion der Endothelzellen auf ihre Umgebung mit dem Alter verändert. Die Zellen nehmen ständig die mechanischen Kräfte wahr, die durch das strömende Blut und das umliegende Gewebe auf sie wirken, und setzen sie in biologische Signale um. Mit dem Alter verändert sich die Aktivität von Genen, die an diesen Vorgängen beteiligt sind.
Auch in Endothelzellen menschlicher Haut fanden die Forschenden einen Hinweis: Bei älteren Spenderinnen und Spendern lag das Protein YAP häufiger im Zellkern vor. YAP hilft Zellen, auf mechanische Kräfte zu reagieren. Ob diese erhöhte Aktivität eine Anpassung an altersbedingte Veränderungen ist oder selbst zum Nachlassen der Gefäßfunktion beiträgt, ist offen.
Ebenfalls im Fokus stehen Gene, die mit dem Protein p21 in Verbindung gebracht werden. Sie zeigten im Alter eine erhöhte Aktivität. p21 kann die Zellteilung verlangsamen oder stoppen und so zur Seneszenz führen, was in Laborversuchen mit Mäusen bestätigt wurde. Die Gene spielen jedoch auch bei Stressreaktionen und beim Wachstum von Blutgefäßen eine Rolle. Ihre erhöhte Aktivität allein verrät daher nicht, ob eine Zelle dauerhaft seneszent geworden ist oder lediglich auf andere altersbedingte Belastungen reagiert.
Grundlage für die künftige Forschung
Mit dem Atlas steht der Forschung erstmals eine umfassende Datengrundlage zur Verfügung, um die Alterung von Blutgefäßen in verschiedenen Geweben systematisch zu untersuchen. Ein in der Studie beschriebenes interaktives Online-Portal soll Forschenden helfen, molekulare Veränderungen genauer zu analysieren und Ansatzpunkte für weitere Experimente zu finden.
Die Studie hat allerdings auch Grenzen. Verglichen wurden Daten von Menschen unterschiedlichen Alters. Längsschnittdaten einzelner Personen über längere Zeiträume lagen nicht vor. Informationen zu Lebensstil und Krankengeschichte der Gewebespenderinnen und -spender waren zudem unvollständig.
Dennoch zeigt der Atlas deutlich: Die Alterung der Blutgefäße verläuft weder einheitlich noch einfach. Manche Veränderungen könnten zum Funktionsverlust der Gefäße beitragen, andere könnten Ausdruck körpereigener Schutz- und Anpassungsmechanismen sein. Diese Prozesse voneinander zu unterscheiden, ist ein wichtiger Schritt, um eines Tages Wege zu finden, Blutgefäße länger gesund zu erhalten.
„Was mich an diesem Atlas besonders begeistert, ist die Möglichkeit, die Alterung der Blutgefäße im gesamten menschlichen Körper zu untersuchen, anstatt davon auszugehen, dass alle Gefäße auf die gleiche Weise altern“, sagt Laura de Rooij. „Wir verfügen nun über eine Grundlage, um genauer zu erforschen, welche Veränderungen zum Funktionsverlust der Blutgefäße beitragen und welche zeigen, wie sich die Zellen an ihre veränderte Umgebung anpassen.“
Originalstudie: Sarah Dobner, Lisa Kleissl, Fanni Tóth et al.: „Uncovering the transcriptional hallmarks of endothelial cell aging via integrated single-cell analysis“, Nature Aging, 23. Oktober 2026. DOI: 10.1038/s43587-026-01247-3
Förderung: Angelini Ventures S.p.A., Österreichischer Wissenschaftsfonds (FWF), Herzfelder-Stiftung, Ann Theodore Foundation, Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW), Norwegischer Forschungsrat, LEO Foundation, Wellcome LEAP Dynamic Resilience Programme, Lundbeck Foundation, Novo Nordisk Foundation, Carlsberg Foundation, österreichisches Bundesministerium für Wirtschaft, Energie und Tourismus, Nationalstiftung für Forschung, Technologie und Entwicklung (Christian Doppler Labor für chronisch-entzündliche Hauterkrankungen) sowie die Klinische Forschungsgruppe MOTION der Medizinischen Universität Wien (Ludwig Boltzmann Gesellschaft, Fonds Zukunft Österreich).
Quelle: CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin
