Oxidative stress induced alterations during aging : quantifying the metabolic changes associated with aging and oxidative stress

Abstract

This thesis focused on investigating the role of oxidative stress on the extracellular metabolic changes during aging in rat hepatocytes. We characterized the metabolic rates of two commonly used strains of experimental rats: Sprague-Dawley (SD) and Wistar. Higher uptake rates of amino acids were observed for SD rat hepatocytes suggesting their hypermetabolic state in comparison to Wistar hepatocytes. Further experiments were performed with SD rat hepatocytes. Old (24 months) and middle (6 months) age hepatocytes showed differences based on their metabolite rates. Hepatocytes from old age rats were more sensitive to in vitro culture conditions as seen by their decreased cell viability, CYP activity, increased AST and LDH leakage. The consumption rates of various amino acids were higher for middle age rat hepatocytes indicating faster metabolisation of these amino acids. Old age hepatocytes were observed to be more sensitive towards hydrogen peroxide induced oxidative stress as indicated by higher intracellular ROS, AST and LDH values. The H2O2 stressed cells consumed more amino acids than control cells showing increased cellular demands under stress. Lastly, we observed that middle age hepatocytes were more susceptible towards quercetin, an anti-oxidant treatment as seen by the changes in their metabolite profile. Thus, we could identify metabolic changes associated with oxidative stress during aging.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss von oxidativem Stress auf extrazelluläre metabolische Veränderungen bei der Alterung von Rattenhepatocyten. Es wurden metabolische Raten zweier Laborrattenstämme, Sprague-Dawley (SD) und Wistar, charakterisiert. Bei SD Rattenhepatocyten wurden höhere Aminosäure-Aufnahmeraten als bei Wistar Hepatocyten gemessen. Alle weiteren Untersuchungen wurden mit SD Rattenhepatocyten durchgeführt. Es wurden Unterschiede in den metabolischen Raten von Hepatocyten alter (24 Monate) und mittelalter (6 Monate) Ratten beobachtet. Hepatocyten alter Tiere reagierten empfindlicher auf die in vitro Kultivierung, was an Hand verringerter Viabilität und CYP Aktivität sowie erhöhter AST und LDH Aktivität zu sehen war. In Zellen mittelalter Ratten wurden einige Aminosäuren schneller verbraucht was eine schnellere Metabolisierung dieser Aminosäuren anzeigt. Hepatocyten alter Tiere reagierten empfindlicher auf oxidativem Stress durch Wasserstoffperoxid (H2O2) Behandlung, was anhand erhöhter intrazellulärer ROS, AST und LDH Werte festgestellt wurde. Die H2O2 behandelten Zellen zeigten erhöhten Aminosäure-Verbrauch aufgrund der erhöhten zellulären Anforderungen unter Stress. Wie am metabolischen Profil erkennbar, reagierten Zellen mittelalter Ratten empfindlicher auf Quercetinbehandlung. So konnten wir während der Alterung metabolischen Veränderungen im Zusammenhang mit oxidativem Stress.