Sygnalizacja komórkowa i odporność na stres oksydacyjny: skutki starzenia się i ćwiczeń

Zaawansowany wiek znacznie zwiększa ryzyko wielu chorób, w tym chorób układu krążenia, cukrzycy typu 2, choroby Alzheimera i raka. Głównym czynnikiem, który wydaje się leżeć u podstaw tego zwiększonego ryzyka wraz z wiekiem, jest zmniejszona zdolność do przeciwstawiania się uszkodzeniom oksydacyjnym lub stresowi oksydacyjnemu. Dlatego utrzymanie lub zwiększenie zdolności do przeciwstawiania się stresowi oksydacyjnemu wydaje się kluczowe dla zapobiegania chorobom związanym z wiekiem i promowania pomyślnego starzenia się. Jedną z potencjalnych przyczyn niższej odporności na stres oksydacyjny wraz z wiekiem jest stopniowe przesunięcie stanu redoks w kierunku bardziej utlenionego środowiska komórkowego, które potencjalnie zakłóca sygnalizację komórkową. Czynnik 2 związany z erytroidami jądrowymi-2-p45 (Nrf2) jest głównym regulatorem obrony antyoksydacyjnej. Nrf2 napędza ekspresję wielu genów zaangażowanych w detoksykację komórkową i obronę antyoksydacyjną. Istnieją mocne dowody z badań na zwierzętach, że sygnalizacja Nrf2 zmniejsza się wraz z wiekiem i może być przynajmniej częściowo przywrócona przy umiarkowanym treningu fizycznym, jednak luka w obecnej wiedzy polega na tym, czy dane te faktycznie przekładają się na ludzi. To badanie przetestuje następujące hipotezy u młodych i starszych mężczyzn i kobiet: i) starzenie się jest związane z upośledzoną sygnalizacją Nrf2 w odpowiedzi na ostre ćwiczenia oraz ii) umiarkowany trening fizyczny poprawi sygnalizację Nrf2 u starszych, nieaktywnych osób, a to zwiększy ich odporność na stres oksydacyjny. Hipotezy te zostaną przetestowane poprzez porównanie 25 młodych (18-28 lat) i 25 starszych (≥60 lat) nieaktywnych osób przed i po 8-tygodniowej interwencji ruchowej (n=15 na grupę wiekową) oraz w porównaniu z niećwiczącymi osobami w tym samym wieku grupy kontrolne (n=10 na grupę wiekową). Sygnalizacja Nrf2 będzie mierzona w jednojądrzastych komórkach krwi obwodowej (PBMC) w odpowiedzi na ostry wysiłek fizyczny i będzie obejmować ekspresję genów (NRF2, NQO1, HO1, GCLC), obfitość białka (NRF2, KEAP1, NQO1, HO1, GCLC) i Nrf2-ARE zdolność wiązania. Odporność na stres oksydacyjny będzie mierzona przez odpowiedź F2-izoprostanu w osoczu na niedokrwienie/reperfuzję przedramienia. Wyniki zwiększą zrozumienie mechanizmów zmniejszającej się wraz ze starzeniem odporności na stres oraz plastyczności tych ścieżek. To określi, czy celowanie w sygnalizację Nrf2 będzie skuteczne w zapobieganiu lub leczeniu tych zmian związanych z wiekiem, które mają ogromny wpływ na zdrowie publiczne ze względu na potencjalne obniżenie ryzyka choroby i kosztów leczenia. Dodatkowym znaczeniem tego projektu jest stworzenie możliwości zaangażowania się studentów studiów licencjackich i magisterskich w badania naukowe, co jest ważnym celem programu Academic Research Enhancement Award (AREA) i misją Uniwersytetu Północnej Arizony.