Modulation physiol. Reifungs- und Alternsprozesse der Ratte

Der Anteil der alten Menschen in der Bevölkerung wird größer und älter und damit steigt das Auftreten chronisch degenerativer Erkrankungen stetig an. Die lebenslange Aufrechterhaltung körperlicher Fitness und das Vermeiden von Übergewicht sind wichtige Strategien gegen Herz-Kreislauferkrankungen, Coloncarcinom, Diabetes mellitus und Erkrankungen des Bewegungsapparates. Ebenso erhöht ein aktiver Lebensstil im Alter die Lebenserwartung des Einzelnen. Dies gilt auch für Versuchstiere. In einer früheren Untersuchung an Ratten haben wir gezeigt, daß lebenslanges Training auf Bandlaufmaschinen das Körpergewicht erniedrigt, den Abfall der Spontanaktivität reduziert, die Veränderungen verschiedener Biomarker des Alters verlangsamt, sowie einige wesentlichen Gehirnzellen länger erhält. Wodurch diese positiven Effekte bewirkt werden, ist hingegen unklar. In einem laufenden Projekt (FWF-Projekt P12474-MED) wird versucht, die Auswirkungen von lebenslangem freiwilligen Training und Futterreduktion (Vermeidung von Übergewicht bei der Ratte) auf die physiologischen Alternsprozesse der Ratte von fünf bis 23 Monate (18 Monate) zu untersuchen. Als Versuchstiere werden wieder Ratten verwendet, deren kurze Lebensdauer es ermöglicht, verschiedene Parameter während des Erwachsenseins und des Alterns in einem kürzeren Zeitraum zu untersuchen. Da Versuchsratten mit dem Alter stark übergewichtig werden, ist bei ihnen die Futterreduktion emer Vermeidung des Übergewichtes beim Menschen gleichzusetzen. Parameter für spontane motonsche Aktivität und Körperzusammensetzung werden während der Versuchsdauer mehrfach (longitudinal) erhoben. Die in vivo Ergebnisse der ersten sechs Monate zeigen, daß die absolute und relative Fettmengen der Ratten in den Laufrädern signifikant niedriger sind als, die der untrainierten, reduziert gefütterten parallel-gewichtigen Ratten. Das Körpergewicht ist umgekehrt proportional der Laufleistung der Ratten. Das Training auf den Bandlaufmaschinen ist milder und daher weniger effektiv. In unseren früheren Untersuchungen war es; aber das 18-monatige Training auf den Bandlaufmaschinen, das einen positiven Effekt gezeigt hat. Weiters zeigt sich bei den laufenden Untersuchungen, daß bei den untrainierten, ad libitum gefütterten Ratten mit dem Körpergewichtanstieg die Menge an Fett, die Körpergroße und die fettfreie Masse der Tiere, ansteigen. Am Versuchsende sollten wir daher größere Unterschiede erhalten. Es wäre nun notwendig auch zu den Zeitpunkten 15 und 19 Monate Analysen durchzuführen, um einen zeitlichen Verlauf der oben beschriebenen Veränderungen zu erhalten. Die Tiere sollen im Alter von 15 und 19 Monaten getötet und das Nerven- und Immunsystem sowie, die Muskulatur und eine Reihe anderer Organe mit Berücksichtigung degenerativer und maligner Prozesse sollen untersucht werden. Weiters werden ausgewählte Biomarker des Alters bestimmt. Die Ergebnisse der einzelnen Parameter im Alter von 15, 19 und 23 Monaten bilden die Grundlage für eine multivariates Model des Alterns, um festzustellen in wie weit Training den Alternsprozeß verlangsamt, bzw. Übergewicht das Altern beschleunigt und ob weiters Training und Schlankheit den Alternsprozeß unterschiedlich beeinflussen.

Die Grundlagen des Forschungsvorhabens war - wie schon im vorangegangenen FWF-Projekt P12474-MED - körperliche Inaktivität und Übergewicht bewirken große Gesundheitsprobleme. Die körperliche Aktivität hat in den letzten Jahren nicht zugenommen, aber die Häufigkeit von Übergewicht. Schon eine mäßige körperliche Aktivität würde das Auftreten von Krankheiten reduzieren und die Gesundheit verbessern. Die Frage ist, ob die Verbesserung der Gesundheit und Lebenserwartung die durch körperliche Aktivität oder verminderte Kalorien-aufnahme erzielt wird, verschiedene Einflüsse auf die von uns gewählten Altersparameter haben. Das vorangegangene Projekt zeigte in einem Tiermodell (männliche Sprague-Dawley Ratten), daß lebenslanges freiwilliges Training und eine moderate Futterreduktion positive Einflüsse ergeben (Alter der Tiere: 23 Monate). Dieses Projekt sollte die Entwicklung dieser positiven Effekte im Laufe der Lebensspanne der Ratte analysieren. Die Versuchsgruppen waren: (1) freiwilliges Training in Laufrädern, (2) reduziert gefütterte Tiere, um dasselbe Körpergewicht zu erreichen, wie die Tiere in den Laufrädern, (3)vorgegebenes Trainingsprogramm auf Bandlaufmaschinen, (4) ad libitum gefütterte Tiere ohne Aktivität, (5) dasselbe wie Gruppe "4", jedoch 4 Ratten in einem Käfig. Die Ratten wurden im Alter von 15 und 19 Monaten, gemeinsam mit einer Gruppe im Alter von 5 Monaten (Baseline-Gruppe), untersucht. Das vorangegangene Projekt zeigte besonders im hohen Alter besseres Überleben für die Ratten in den Laufrädern und mit Futterdeduktion. Dieses Projekt zeigte dieselbe Entwicklung. Die Zunahme des Körpergewichts war in den untrainierten Gruppen am höchsten. Freiwilliges Training war effizienter als vorgegebenes Training um ein niedrigeres Körpergewicht zu erhalten. Dasselbe galt für die Anreicherung von Körperfett. Die Tiere der untrainierten Gruppen hatten mehr Körpergewicht und -fett, wenn sie zu viert in einem Käfig gehalten wurden. Die Thermostabilität des Kollagens (Biomarker des Alters) ergab, daß freiwilliges Training und reduzierte Futteraufnahme das Altern der Ratte verlangsamen. Bei nicht freiwilligem Training auf Bandlaufmaschinen war der Effekt weniger ausgeprägt. Das biologische Alter war in Gruppe (5) (Übergewicht) höher als in den anderen Versuchsgruppen. Die Analyse der immunologische Parameter zeigte, daß freiwilliges Training das Altern des Immunsystems effizienter beeinflußt als Futterreduktion und vorgegebenes Training. Ratten entwickeln in diesem Modell eine Reihe von krankhaften Veränderungen in verschiedenen Organen, besonders in der Niere. Freiwilliges Training wie auch verminderte Futteraufnahme verringern diese Entwicklung wesentlich, unfreiwilliges Training hat nur einen geringen Effekt. Die Ratten mit Übergewicht zeigen die meisten krankhaften Veränderungen. Die ersten Ergebnisse zeigen, daß lebenslanges, freiwilliges Training wie auch reduzierte Fütterung einige Aspekte des Alternsprozesses wie auch die Entwicklung von degenerativen Prozessen im Körper verlangsamen.