Zellsignalisierung und Resistenz gegen oxidativen Stress: Auswirkungen von Alterung und Bewegung

Das fortgeschrittene Alter erhöht das Risiko für eine Vielzahl von Krankheiten erheblich, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-2-Diabetes, Alzheimer und Krebs. Ein Hauptfaktor, der diesem erhöhten Risiko mit dem Alter zugrunde zu liegen scheint, ist die verringerte Fähigkeit, oxidativen Verletzungen oder oxidativem Stress zu widerstehen. Daher scheint die Aufrechterhaltung oder Steigerung der Fähigkeit, oxidativem Stress zu widerstehen, entscheidend für die Prävention altersbedingter Krankheiten und die Förderung eines erfolgreichen Alterns. Ein möglicher Grund für die geringere Widerstandsfähigkeit gegenüber oxidativem Stress mit zunehmendem Alter ist eine allmähliche Verschiebung des Redoxzustands in Richtung einer stärker oxidierten zellulären Umgebung, die möglicherweise die Zellsignalisierung stört. Nuklearer Erythroid-2-p45-bezogener Faktor-2 (Nrf2) ist der Hauptregulator der antioxidativen Abwehr. Nrf2 steuert die Expression einer Vielzahl von Genen, die an der zellulären Entgiftung und der antioxidativen Abwehr beteiligt sind. Es gibt starke Hinweise aus Tierversuchen, dass die Nrf2-Signalgebung mit zunehmendem Alter abnimmt und durch moderates körperliches Training zumindest teilweise wiederhergestellt werden kann. Die Lücke im aktuellen Wissen besteht jedoch darin, ob diese Daten tatsächlich auf den Menschen übertragbar sind. Diese Studie wird die folgenden Hypothesen bei jungen und älteren Männern und Frauen testen: i) Altern ist mit einer beeinträchtigten Nrf2-Signalübertragung als Reaktion auf akutes Training verbunden und ii) moderates körperliches Training wird die Nrf2-Signalübertragung bei älteren, inaktiven Personen verbessern, und dies wird ihre erhöhen Resistenz gegen oxidativen Stress. Diese Hypothesen werden getestet, indem 25 junge (18-28 Jahre) und 25 ältere (≥ 60 Jahre) inaktive Personen vor und nach einer 8-wöchigen Trainingsintervention (n = 15 pro Altersgruppe) und im Vergleich zu nicht trainierenden Altersgruppen verglichen werden Kontrollgruppen (n=10 pro Altersgruppe). Die Nrf2-Signalgebung wird in peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs) als Reaktion auf akutes Training gemessen und umfasst die Genexpression (NRF2, NQO1, HO1, GCLC), die Proteinhäufigkeit (NRF2, KEAP1, NQO1, HO1, GCLC) und Nrf2-ARE Bindungsfähigkeit. Die Resistenz gegenüber oxidativem Stress wird anhand der Plasma-F2-Isoprostan-Reaktion auf Unterarm-Ischämie/Reperfusion gemessen. Die Ergebnisse werden das Verständnis der Mechanismen der verminderten Stressresistenz mit dem Alter und der Plastizität dieser Signalwege verbessern. Dies wird bestimmen, ob die Ausrichtung auf die Nrf2-Signalgebung zur Vorbeugung oder Behandlung dieser altersbedingten Veränderungen wirksam ist, die aufgrund des Potenzials zur Senkung des Krankheitsrisikos und der medizinischen Kosten enorme Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit haben. Eine zusätzliche Bedeutung dieses Projekts besteht darin, Studenten und Doktoranden die Möglichkeit zu geben, sich an der Forschung zu beteiligen, ein wichtiger Zweck des Academic Research Enhancement Award (AREA)-Programms und eine Mission der Northern Arizona University.