Mäßige Kälte: Fadenwürmer leben rund ein Drittel länger

Dass niedrigere Temperaturen die Lebensspanne verschiedener Organismen verlängern können, ist in der Biologie seit Längerem bekannt. Unklar blieb jedoch weitgehend, welche zellulären Mechanismen diesen Effekt steuern.

Eine Forschungsarbeit unter Leitung von David Vilchez am Exzellenzcluster CECAD der Universität Köln, über die im Oktober 2026 im Fachjournal Nature berichtet wurde, liefert nun detaillierte Einblicke.

Die Untersuchung am Fadenwurm Caenorhabditis elegans sowie an menschlichen Zellmodellen zeigt, wie mäßige Kälte über ein spezifisches Stoffwechselnetzwerk die Proteinstabilität verbessert und das Altern verlangsamt.

Ein Stoffwechselschalter zwischen Muskeln und Nervensystem

In Modellversuchen mit C. elegans verlängert ein Wechsel von 20 Grad Celsius auf 15 Grad Celsius nach Abschluss der Entwicklung die Lebensdauer der Tiere deutlich. Während die Würmer bei 20 Grad Celsius durchschnittlich drei Wochen leben, überstehen sie die kälteren Bedingungen rund ein Drittel länger, was beinahe einem Monat entspricht.

Bei der Analyse des Stoffwechsels am fifth Tag des Erwachsenenstadiums zeigten sich 64 Metabolite bei 15 Grad Celsius im Vergleich zu 20 Grad und 25 Grad Celsius erhöht.

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Davon wurden 45 in einem unabhängigen Experiment bestätigt (FDR-bereinigter P-Wert unter 0,01). Besonders auffällig war der Anstieg von Dihydrobiopterin (BH2), der sich von Tag eins des Erwachsenenstadiums bis mindestens Tag zehn nachweisen ließ.

Die molekularen Zusammenhänge konnten die Wissenschaftler detailliert aufschlüsseln:
- Mäßige Kälte induziert das Enzym CAT-4, das dem menschlichen GCH1 entspricht.
- BH2 wird daraufhin primär im Muskelgewebe gebildet und anschließend in den Darm sowie in Neuronen transportiert.
- An diesen Zielorten wandelt das Enzym DHFR-1 das Molekül in Tetrahydrobiopterin (BH4) um.
- BH4 dient als Cofaktor für PAH-1 und kurbelt vor Ort die Synthese der Aminosäure Tyrosin an.

Genetische Blockaden bestätigten die Notwendigkeit dieses Stoffwechselwegs. Wurde cat-4 mittels RNA-Interferenz bei einer Stichprobengröße von 96 Würmern gehemmt, verkürzte sich die Lebensdauer bei 15 Grad Celsius signifikant (P unter 0,0001), während der Eingriff bei 20 Grad Celsius (P gleich 0,2595) oder 25 Grad Celsius (P gleich 0,8993) keine statistisch messbaren Folgen hatte.

Ähnlich wirkte die Ausschaltung von dhfr-1, die bei 15 Grad Celsius zu einer Verkürzung führte (P gleich 0,0005), bei 20 Grad Celsius jedoch wirkungslos blieb (P gleich 0,7861).

Wirkung auch bei normalen Temperaturen und Relevanz für den Menschen

Bemerkenswert ist, dass allein die gezielte BH2-Synthese in der Muskulatur ausreichte, um das Leben der Fadenwürmer zu verlängern und schädliche Proteinverklumpungen zu unterdrücken – und das selbst bei normalen sowie erhöhten Temperaturen. In Kooperation mit den Kölner Forschern Thorsten Hoppe und Christian Frezza untersuchte das Team um Erstautorin Hyun Ju Lee zudem die Übertragbarkeit auf menschliche Systeme.

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In humanen Zellen sowie Modellen induzierter pluripotenter Stammzellen führte die Zufuhr von BH2 oder Tyrosin zu einer deutlichen Reduktion von Proteinaggregaten. Dies betraf sowohl Polyglutamin-Proteine, die bei der Huntington-Krankheit eine zentrale Rolle spielen, als auch mutierte Formen von TDP-43 und FUS, die für die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) charakteristisch sind.

Eine experimentelle Absenkung der Zellkulturtemperatur von 37 auf 36 Grad Celsius rief ähnliche molekulare Effekte hervor, doch zeigten die Zellen auch bei regulären 37 Grad Celsius eine Reaktion auf die Stoffwechselmoleküle.

Trotz dieser Ergebnisse betonen Experten, dass sich die Kältereaktion nicht einfach durch Auskühlen auf den Menschen übertragen lässt. Da Menschen Warmblüter sind, lässt sich die innere Körpertemperatur kaum um ein Grad senken, und bloßes Frieren erhöht vor allem das Infektionsrisiko.

Eine fertige medikamentöse Therapie existiert bislang nicht. Die Identifikation dieses biochemischen Signalwegs eröffnet jedoch neue Ansatzpunkte für künftige Behandlungsstrategien neurodegenerativer Erkrankungen.