Age-related differences in stress response: Increase markers for oxidative stress and liver damage after heat stress in aged rats?

Abstract

Das Altern ist definiert als ein fortschreitender Prozess begleitet von konstanter Abnahme der physiologischen Eigenschaften eines Organismus, der im Laufe der Zeit zu Krankheit und letztendlich unweigerlich zum Tode führt. Als eine der Hauptursachen für den zellulären Alterungsprozess wurde eine erhöhte Zellschädigung durch vermehrten oxidativen Stress entdeckt, die definiert ist als Ungleichgewicht zwischen zunehmender Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und dem Abfall protektiver Antioxidantien. Diese Studie ist ein Bestandteil des über das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojektes OXISYS und untersucht altersabhängige Zellschäden vor und nach einem zweiphasigen Hitzestressversuch in Serum und Lebergeweben von männlichen Wistar-Ratten in verschiedenen Altersgruppen. Die Kontrollgruppe ohne Hitzestressbehandlung besteht aus jungen (7 Wochen, N = 8), mittelalten (6/7 Monate, N = 10) und alten (23 Monate, N = 10) Ratten. Im Hitzestressversuch wurden mittelalte (7 Monate, N = 22) mit alten (23 Monate, N = 22) Ratten verglichen und die Probenentnahme sowie die Liquidation erfolgte an vier verschiedenen Zeitpunkten (0 h, 2 h, 4 h, 6 h) nach dem zweiten Hitzestress je Altersgruppe. Basierend auf Vorstudien von Zhang et al wurden die generelle Zellschädigung mittels Lactatdehydrogenase (LDH)-Aktivität und die spezifische Leberschädigung zusätzlich anhand der Alaninaminotransferase (ALT)-Aktivität bestimmt. Oxidative Schäden an zellulären Bestandteilen wie Proteinen, DNA und Fetten akkumulieren im Alter und es wurden zwei Endprodukte der Lipidperoxidation, Malondialdehyd (MDA) und 4-Hydroxynonenal (4-HNE) bestimmt, um den Grad des oxidativen Stresses zu verdeutlichen. Ergänzend wurde die Leberzellschädigung durch histologische Beurteilung Hämatoxylin & Eosin eingefärbter Schnitte von Lebergewebe dargestellt. Die Untersuchungen dieser Studie zeigten ein Ausbleiben des erwarteten signifikanten Anstieges der Enzymaktivitäten und Markern der Lipidperoxidation vor und nach Hitzestress in älteren Ratten. Histologisch konnte eine höhere Leberzellschädigung in alten Ratten im Vergleich zu weitgehend normalem Lebergewebe in jungen Ratten gezeigt werden. Kontroverse Ergebnisse im Tiermodell nach Hitzestress könnten eine geringere Beeinträchtigung der Leber im Vergleich zu anderen Organen nahelegen. Besonders aufgrund der hohen Regenerationsfähigkeit der Leber sollte die Möglichkeit einer Präkonditionierung in dieser Untersuchung nach dem ersten Hitzestress in Betracht gezogen werden. Dazu kommt die mögliche Rolle protektiver Antioxidantien, die in weiteren Studien zusätzlich untersucht und ebenfalls miteinbezogen werden sollte. Eine endgültige Entschlüsselung des menschlichen Alterungsprozesses ist weiterhin grundlegender Bestandteil der molekularen Alterungsforschung und weitere Untersuchungen sind notwendig um effektive Gegenmaßnahmen zu entwickeln und dem Menschen ein langes gesundes Leben zu ermöglichen.