Segnalazione cellulare e resistenza allo stress ossidativo: effetti dell'invecchiamento e dell'esercizio fisico

L'età avanzata aumenta sostanzialmente il rischio di una serie di malattie tra cui le malattie cardiovascolari, il diabete di tipo 2, il morbo di Alzheimer e il cancro. Un fattore importante che sembra essere alla base di questo aumento del rischio con l'età è la ridotta capacità di resistere al danno ossidativo o allo stress ossidativo. Pertanto, mantenere o aumentare la capacità di resistere allo stress ossidativo appare fondamentale per la prevenzione delle malattie legate all'età e per promuovere un invecchiamento di successo. Una potenziale ragione per la minore resistenza allo stress ossidativo con l'età è un graduale spostamento dello stato redox verso un ambiente cellulare più ossidato che potenzialmente interrompe la segnalazione cellulare. Nuclear erythroid-2-p45-related factor-2 (Nrf2) è il principale regolatore delle difese antiossidanti. Nrf2 guida l'espressione di una serie di geni coinvolti nella disintossicazione cellulare e nelle difese antiossidanti. Esistono prove evidenti da studi sugli animali che la segnalazione Nrf2 si riduce con l'invecchiamento e può essere almeno parzialmente ripristinata con un allenamento fisico moderato, tuttavia il divario nelle conoscenze attuali è se questi dati si traducano effettivamente nell'uomo. Questo studio metterà alla prova le seguenti ipotesi in uomini e donne giovani e anziani: i) l'invecchiamento è associato a una segnalazione Nrf2 compromessa in risposta all'esercizio acuto e ii) un esercizio fisico moderato migliorerà la segnalazione Nrf2 negli individui più anziani e inattivi, e questo aumenterà il loro resistenza allo stress ossidativo. Queste ipotesi saranno testate confrontando 25 giovani (18-28 anni) e 25 anziani (≥60 anni) individui inattivi prima e dopo un intervento di esercizio fisico di 8 settimane (n = 15 per gruppo di età) e rispetto a soggetti non allenanti della stessa età gruppi di controllo (n=10 per gruppo di età). La segnalazione Nrf2 sarà misurata nelle cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) in risposta all'esercizio acuto e includerà l'espressione genica (NRF2, NQO1, HO1, GCLC), l'abbondanza proteica (NRF2, KEAP1, NQO1, HO1, GCLC) e Nrf2-ARE capacità vincolante. La resistenza allo stress ossidativo sarà misurata mediante la risposta plasmatica di F2-isoprostano all'ischemia/riperfusione dell'avambraccio. I risultati miglioreranno la comprensione dei meccanismi della ridotta resilienza allo stress con l'invecchiamento e la plasticità di questi percorsi. Ciò determinerà se il targeting della segnalazione Nrf2 sarà efficace per la prevenzione o il trattamento di questi cambiamenti legati all'età che hanno un enorme impatto sulla salute pubblica a causa del potenziale di riduzione del rischio di malattia e dei costi medici. Un ulteriore significato di questo progetto è creare opportunità per gli studenti universitari e laureati di essere coinvolti nella ricerca, uno scopo importante del programma Academic Research Enhancement Award (AREA) e una missione della Northern Arizona University.