Altersabhängigkeit von Lipidperoxidation, Proteinoxidation und proteasomalem Abbau oxidierter Proteine

Abstract

In der vorliegenden Arbeit sollten folgende Fragen bearbeitet werden:- Gibt es bei der Alterung verschiedener Organe eine verstärkte LPO und PO?- Wie ändert sich die Aktivität des proteasomalen Systems der Beseitigung oxidativmodifizierter Proteine altersabhängig in den untersuchten Organen?- Korreliert die altersabhängige Veränderung der Aktivität des Proteasoms alsBestandteil der sekundären antioxidativen Schutzsysteme mit der altersabhängigenAnhäufung oxidativ modifizierter Proteine generell oder in einzelnen Organen?Für die Bewertung der LPO wurde MDA als Parameter gewählt und mittels HPLC analysiert.Des Weiteren wurden für die PO in den untersuchten Organen die Protein-Carbonyle mittelsELISA gemessen und zusätzlich die Kapazität des 20S-Proteasoms mittels Fluorometrie. AlleUntersuchungen wurden an Wistar-Ratten folgenden Alters vorgenommen: 6, 10, 18 und 26Monate (je Gruppe n von 5 bis 7). Die normale Verteilung der Daten wurde mit dem Onesample Kolmogorov-Smirnov-Test bewertet. Die statistische Analyse wurde mit Hilfe derStatistiksoftware SPSS (15.0) durchgeführt.Die MDA- und die Protein-Carbonyl-Konzentrationen stiegen in allen Organen spätestens abdem 18. Monat im Vergleich zum 6. und auch zum 10. Monat an. Weitere Veränderungen inder 4. Altersgruppe waren nicht signifikant. Die Aktivität des Proteasoms fiel insgesamt ab.Signifikante Verringerungen zeigten sich in Lunge und Leber. Die Proteasomenaktivität indiesen beiden Organen verringerte sich um den Faktor fünf. Strenge Korrelationen zwischenProteasomaktivität und Proteinoxidation wurden ebenfalls in Leber und Lunge gefunden,während in den anderen Organen nur ein solcher Trend sichtbar wurde. Die Resultate zeigen,dass der Anstieg der Proteinoxidation und der Abfall der Proteasomenaktivität korrelieren.Der Abfall des proteasomalen Abbaus allein kann die gemessene Akkumulationsrate derProtein-Carbonyle nicht erklären. Somit sind sowohl der altersabhängige Abfall derproteasomalen Aktivität als auch die erhöhte Bildungsrate oxidativ veränderter Proteine amAnstieg der Protein-Carbonyle beteiligt.Sowohl LPO als auch Proteinoxidation tragen maßgeblich zur Alterung bei und zwar durchvermehrte direkte Bildung der LPO- und PO-Produkte als auch durch deren verminderteBeseitigung. Maßnahmen zur Erhaltung der Aktivität des Proteasoms im höheren Lebensalterkönnten die Alterungsprozesse verzögern.

The following questions should be answered in this dissertation:- Is there an increased LPO and PO relative to aging of different organs?- How is the activity of the proteasomal elimination of oxidatively modified proteins, inrelation to the age, within the examined organs changing?- Is the age related change of the proteasomal activity as a part of the secondantioxidative protection system correlating with age-related accumulation ofoxidatively modified proteins in generally or in single organs?For the evaluation of the LPO, the MDA was chosen as the parameter and was analysed byHPLC. Furthermore the protein carbonyles were measured for the PO of all organs viaELISA. Additionally fluorimetry was used to record the capacity of the 20S-proteasome. Allinvestigations were done on Wistar-rats of the following ages: 6, 10, 18 and 26 months (eachgroup with n=5 7). The average assignment of the data was evaluated with the one sampleKolmogorov-Smirnov test. The statistical analysis was carried by means of SPSS (15.0)software.The MDA- and protein-carbonyl concentrations increased in all organs from the 18th month atthe latest (compared to the 6th and the 10th month).Further values in the 4th age group did not show any significant changes.There was an overalldecrease of the proteasomal activity. Significant decreases appeared in lung and liver. Theactivity of the proteasom showed a decrease to 20 % in these organs. A strong correlationbetween proteasomal activity and protein-oxidation in liver and lung were found as well, asthere appeared only a trend in other organs. The results show that there is a relation betweenan increase of protein-oxidation and a decrease of the proteasomal activity.The reduction of the proteasomale degradation alone cannot explain the measuredaccumulation of the protein-carbonyls.Therefore the age-related reduction of the proteasomale activity, as well as the higher creationrate of oxidatively changed proteins, is contributing to the accumulation of protein carbonyls.Ageing processes might be delayed by methods, which are able to maintain a high activity ofthe proteasom until higher age.