Molekulare Mechanismen der Endothellseneszenz

Ziel des Projektes ist die Untersuchung molekularer Mechanismen, welche der Alterung menschlicher Endothelzellen aus Blutgefäßen zugrunde liegen. Während in letzter Zeit sehr große Anstrengungen zur Erforschung der Alterungsprozesse bei verschiedenen Spezies unternommen worden sind, gibt es zum Studium der Alterungsvorgänge beim Menschen derzeit keine verlässlichen Tiermodelle. Neue Erkenntnisse besagen, dass die Alterungsvorgänge selbst bei hoch entwickelten Mammaliern, wie etwa der Maus, sich deutlich von den Alterungsvorgängen beim Menschen unterscheiden. Während genetische Faktoren, die zum Alterungsprozess beitragen, durch genetische Experimente in niederen Organismen, insbesondere Hefen, Würmern und Fliegen, relativ gut untersucht werden können, ist diese Technologie beim Menschen derzeit nur schlecht anwendbar. Daher stehen zur Erforschung von Alterungsvorgängen beim Menschen weiterhin Zellkulturmodelle im Mittelpunkt des Forschungsinteresses, wobei primäre Zellen aus verschiedenen menschlichen Geweben in Kultur genommen und in vitro zur Alterung gebracht werden. Derartige Zellen haben generell eine begrenzte Teilungsfähigkeit und erreichen nach einer bestimmten Anzahl von Passagen den Zustand der replikativen Seneszenz. Ein Großteil unserer heutigen Kenntnisse über Mechanismen von Alterungsvorgängen stammt aus der Analyse der replikativen Seneszenz menschlicher Fibroblasten aus der Haut, welche als Standardmodell für menschliches Altern verwendet werden. Es ist aber anzunehmen, dass es gewebsspezifische Unterschiede der Alterungsvorgänge gibt. In dem vorliegenden Antrag soll ein neues Modell zur replikativen Seneszenz von Endothelzellen verwendet werden, welches in der Arbeitsgruppe vor kurzem etabliert worden ist. Menschliche Endothelzellen aus Gefäßen zeigen bei der Alterung in vitro beträchtliche Abweichungen von dem etablierten Seneszenzphänotyp, etwa von Fibroblasten. So wurde gezeigt, dass seneszente Endothelzellen polyploid werden und spontan in Apoptose gehen, während seneszente Fibroblasten immer diploid bleiben und Apoptose-resistent sind. In dem hier vorliegenden Projekt sollen die Mechanismen der altersabhängigen Apoptose bei Endothelzellen aufgeklärt werden. Weiterhin sollen molekulare Mechanismen der Zellzykluskontrolle untersucht werden, die dem Phänomen der altersabhängigen Polyploidisierung zugrunde liegen. In einem weiteren Ansatz soll der Einfluss von oxidativem Stress auf die Alterung von menschlichen Endothelzellen aufgeklärt werden. In einer Pilotstudie wurde eine differentielle RNA-Expressionsanalyse (RNA profiling) von jungen und seneszenten menschlichen Endothelzellen durchgeführt, wobei die Expression von 8300 Genen analysiert wurde. Dabei wurde eine Reihe von Kandidatengenen identifiziert, die nach den Resultaten des "RNA profiling" deutliche altersabhängige Unterschiede in der Expression zeigen; diese Resultate sollen jetzt durch unabhängige Methoden validiert werden. Für ausgewählte Gene soll dann die Expression in Gefässbiopsien von jungen und alten Spendern anlysiert werden, um eine mögliche Rolle dieser Gene bei der Gefässalterung in vivo zu untersuchen. Ausgewählte Gene, die in seneszenten Endothelzellen höher exprimiert sind als in den jungen Vorläuferzellen, sollen dann darauf untersucht werden, ob sie in jungen Endothelzellen Merkmale des seneszenten Phänotyps (Apoptose, Tetraploidisierung etc.) induzieren können