Untersuchungen in vivo und in vitro zu oxidativem Stress und Mutationen der mitochondrialen DNA im Alterungsprozess

Abstract

Der Alterungsprozess kann in zwei Qualitäten unterteilt werden, intrinsisches und extrinsisches. Während beim intrinsischen Altern auch genannt chronologisches Altern vermehrt genetische und endogene Stoffwechselprozesse eine Rolle spielen, kann beim extrinsischen Altern die ultraviolette Strahlung eine Ursache darstellen. Da es sich bei der Alterung um langwierige Prozesse handelt sind genetische Erkrankungen mit vorzeitiger Alterung wichtige Modellsysteme. Hierzu gehört auch die Erkrankung CockayneSyndrom, die einen Defekt in der Nukleotidexzisionsreparatur aufweist. Am Beispiel des CockayneSyndroms konnten wir und andere zeigen, dass sowohl extrinsische als auch intrinsische Alterungsprozesse beobachtet werden können. Weiter zeigte sich bei dieser Erkrankung, dass Mutationen der mitochondrialen (mt) DNA vermehrt im Alterungsprozess zu beobachten sind und dies vor allem im subkutanen Fett der Haut zu beobachten ist, das alterabhängig reduziert ist. Aus diesen Vorarbeiten heraus haben wir untersucht, wo über den Körper normaler Mäuse verteilt Mutationen der mt DNA in Epidermis, Dermis und subkutanem Fett vermehrt zu beobachten sind und ob dies über oxidativen Stress zum Verlust des subkutanen Fettgewebes führt, wie in Vorarbeiten untersucht. In der Tat konnten wir zeigen, dass im subkutanen Fett gealterter Mäuse mitochondriale Deletionen akkumulieren, die in jungen Mäusen nicht vorhanden sind. Diese Deletionen können auch in Zellkulturen durch den oxidativen Stress einer repetitven UVA-Bestrahlung induziert werden. Weiter war insbesondere an den Extremitäten der Anstieg der mitochondrialen D17Deletion im subkutanen Fett besonders hoch. Insofern liefert diese Arbeit erste Daten wie die Steigerung der D17Deletion über das subkutane Fett des gesamten Körpers verteilt erfolgt. Weitere Untersuchungen sind notwendig um die Ergebnisse im Menschen zu bestätigen.

The process of ageing can be divided into two qualities: intrinsic and extrinsic ageing. During intrinsic ageing, also called chronological ageing, genetic and endogenous metabolic processes play a decisive role, while ultraviolet radiation is a cause of extrinsic ageing. Ageing is a tedious process, and genetic diseases with premature ageing are important model-systems. One of these diseases is the Cockayne syndrome, with its defect in nucleotide-excision-repair. The Cockayne syndrome shows us examples of either extrinsic or intrinsic ageing. Furthermore, this disease shows the increase of mitochondrial (mt) DNA mutations in the ageing process especially in the subcutaneous fat, which is reduced due to ageing. Starting from this preliminary work we investigated, the distribution of mitochondrial Deletion in dermal, epidermal, and subcutaneous fat compartment over the whole body and if oxidative stress is the cause of the loss of subcutaneous fat. Indeed we showed accumulation of mitochondrial Deletion in the subcutaneous fat of aged mice. In young mice no deletion occurred. These deletions also can be induced in cell cultures by UVA-irradiation generated oxidative stress. Especially the extremities showed a large increase of mitochondrial D17 deletion in subcutaneous fat. Insofar this work provides data of the distribution and increase of D17 deletion in the subcutaneous fat of the whole body. Further investigation is required to confirm these results in humans.