Untersuchung des Effekts seltener genetischer Varianten, die bei langlebigen Individuen identifiziert wurden, auf die Resistenz gegenüber Stressoren

Die durchschnittliche Lebenserwartung der Menschen hat sich in den letzten 200 Jahren dank besserer Lebens- und Hygienebedingungen sowie einer verbesserten Gesundheitsfürsorge deutlich erhöht. Mit dem Anstieg der Lebenserwartung steigt jedoch auch die Wahrscheinlichkeit, an altersbedingten Krankheiten zu erkranken. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass verschiedene externe Stressfaktoren zum Alterungsprozess und zur Entwicklung altersbedingter Krankheiten beitragen. Daher könnte eine Resistenz gegen diese Stressoren entscheidend sein, um das Auftreten altersbedingter Krankheiten zu verlangsamen. Ich habe daher Zelllinien untersucht, die drei seltene genetische Varianten enthalten, die nur bei langlebigen Personen in Genen identifiziert wurden, die am Insulin/insulinähnlichen Wachstumsfaktor 1-Signalweg beteiligt sind, einem Signalweg, der nachweislich die Alterung beeinflusst, um festzustellen, ob sie die Stressresistenz der Zellen fördern. Um dieser Frage nachzugehen, testete ich zunächst die Reaktion dieser Zelllinien auf verschiedene Stressoren, indem ich verschiedene Assays durchführte, um die Lebensfähigkeit der Zellen nach der Exposition gegenüber verschiedenen Konzentrationen eines Stressors zu bestimmen. Zweitens bewertete ich die Expression und Phosphorylierung von Stressproteinen, nachdem die Zellen einem Stressor ausgesetzt waren, mit Hilfe von Western Blotting.Ich stellte fest, dass diese drei genetischen Varianten die Zellen widerstandsfähiger gegen Hunger und endoplasmatischen Stress machten. Allerdings zeigten die genetischen Varianten beinhalteten Zelllinien im Vergleich zum Wildtyp keine verbesserte Resistenz gegenüber H2O2, einer Ursache für zellulären oxidativen Stress. Darüber hinaus konnte ich bestätigen, dass kurzzeitiger Hitzestress die Phospho-Erk- und Hitzeschock-Proteinspiegel in Wildtyp-Zellen erhöht, während Wildtyp-Zellen und Zellen mit diesen drei genetischen Varianten, die mit 0,1 µM des Schwermetalls Cadmium behandelt wurden, keinen Anstieg der Phosphorylierung sowie der Expression von stressbedingten Proteinen zeigten. Meine Daten deuten darauf hin, dass diese seltenen genetischen Varianten die Resistenz der Zellen gegen verschiedene Umweltbelastungen unterstützen. Diese Ergebnisse können unser Verständnis der Rolle verbessern, die die zelluläre Stressresistenz bei der Vorbeugung von Alterung und altersbedingten Krankheiten spielen könnte The average human life expectancy has increased substantially in the last 200 years, owing to bettered living and sanitary conditions as well as improvements in health care. Yet, an increase in one’s lifespan also raises the likelihood of developing age-related diseases. Previous research has shown that various external stressors are linked to the ageing process and the onset of age-related diseases. Therefore, resistance against these stressors could be vital for slowing the onset of age-associated diseases. I thus examined cell lines containing three rare genetic variants uniquely identified in long-lived individuals in genes involved in the insulin/insulin-like growth factor 1 signalling pathway, a pathway that is established to affect ageing, to determine if they facilitate the resistance of the cells to stress. To address this question, I primarily tested the response of these cell lines against various stressors by performing different assays to determine cell viability after exposure to different dosages of a stressor. Secondly, I assessed the expression and phosphorylation levels of stress-related proteins after the exposure of the cell to a stressor using western blotting. I determined that these three genetic variants rendered the cells more resistant to starvation and endoplasmic stress. However, the variant cell lines showed no improved resistance to H2O2, a cause of cellular oxidative stress compared to the wild type. Furthermore, I could confirm that short-term heat stress elevates phospho-Erk and heat-shock protein levels in wild-type cells whereas wild-type cells and cells harbouring these three genetic variations treated with 0.1 µM of the heavy metal cadmium did not show an increase in phosphorylation as well as expression of stress-related proteins. My data indicate that these rare genetic variants aid cells in their resistance to several environmental stresses. These findings can improve our understanding of the role cellular stress resistance might play in preventing ageing and age-associated diseases.