Expression von Sirtuinen in Fett-abgeleiteten Stammzellen weiblicher Patienten unterschiedlichen Lebensalters und deren Bedeutung bei der Adipogenese

Abstract

Das fortschreitende Lebensalter ist ein komplizierter und unumkehrbarer Prozess, der alle Organisationsebenen eines Organismus (Körper, Organ, Gewebe, Zelle) erfasst. Dieser Prozess führt dazu, dass Zellen progredient ihre Funktionsfähigkeit verlieren und letztendlich in die Apoptose einmünden, was bei einem Organismus den Tod bedeutet. In engem Zusammenhang mit dem Altern stehen Veränderungen von Stoffwechselprozessen, zunehmender oxidativer Stress, und ein abnehmendes Differenzierungspotenzial von residenten Stammzellen. Sirtuine (SIRTs) fungieren in mehreren biochemischen und epigenetischen Ebenen als Schlüsselfaktoren und sind in einer Vielzahl von Studien mit lebensverlängernden Prozessen, wie z.B. der kalorischen Restriktion in Verbindung gebracht worden. Sie greifen regulierend in den Stoffwechsel ein, erhöhen die anti-oxidative Kapazität und tragen möglicherweise zum Erhalt der Stammzellfunktion bei. Stammzellen des Fettgewebes (ADSCs = Adipose-derived stem cells) stellen für Forschungsprojekte auf dem Gebiet der Altersforschung ein wichtiges menschliches Untersuchungsmaterial dar, denn die ADSCs sind als mesenchymale Stammzellen leicht in der plastischen Chirurgie zu gewinnen, haben die Fähigkeit sich in unterschiedliche Zelllinien zu differenzieren und können autolog in regenerativen Therapien eingesetzt werden, um Alters-und Krankheits-bedingten Zell und Gewebeverlust auszugleichen und die physiologische Funktion wieder herzustellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, wie sich die Proliferationsfähigkeit und die Expression relevanter Sirtuine mit zunehmendem Lebensalter von weiblichen Stammzellspendern ändern. Weibliche Stammzellspender wurden zum einen wegen der besseren Verfügbarkeit von Fettgewebe, zum anderen wegen der im Vergleich zu Männern unterschiedlichen hormonellen Eigenschaften des Fettgewebes ausgewählt. Es wurde in weiteren Experimenten erforscht, inwieweit eine pharmakologische Modulation der Sirtuinexpression die Expression von Stammzellmarkern und das adipogene Differenzierungspotenzial der ADSCs beeinflusst. Die vorgelegten Experimente zeigten, dass die Proliferationsgeschwindigkeit der Stammzellen mit zunehmendem Lebensalter der Stammzell-Spenderinnen abnahm. Mittels Western Blot Verfahren konnte eine signifikante Reduktion der SIRT1 Expression mit zunehmendem Lebensalter festgestellt werden. Die SIRT3 Expression war in Patientinnen fortgeschrittenen Lebensalters niederiger als in den jungen Patientinnen, jedoch wurde keine statistische Signifikanz erreicht. Bezüglich SIRT2 und SIRT5 wurden keine Unterschiede in den Patientinnengruppen festgestellt. Mit zunehmendem Lebensalter der Patientinnen nahm die NO Generierung in den ADSCs ab. Der SIRT1/2 Aktivator YK-3-327 steigerte die Fähigkeit von ADSCs zur Adipogenese und die Expression des Adipogenese-assoziierten Proteins Adiponektin. Das in-vitro-Modell der pharmakologischen Sirtuinmodulation und Adipogenese von ADSCs kann in Zukunft als Grundlage für Forschungsprojekte in Zusammenhang mit Lebensalters-abhängiger Stammzell-Differenzierung und Regeneration sowie Patienten-spezifischer Therapieansätze genutzt werden.