Evaluierung des Expressionsprofils altersassoziierter Plasmaproteine und Vitamin D

Abstract

Evaluierung des Expressionsprofils altersassoziierter Plasmaproteine und Vitamin D Blut beinhaltet Blutzellen und Blutplasma, in welchem viele wichtige Bestandteile mit mannigfaltigen Funktionen gelöst sind. Zu ihnen gehören unter anderem die Proteine α2-Makroglobulin und TIMP2 sowie das Steroid Vitamin D. Die vorliegende Arbeit geht der Frage nach, ob und warum altersabhängige Konzentrationsunterschiede bei den oben genannten Plasmabestandteilen bestehen. Hierfür wurden Blutproben von Patienten der Allgemeinchirurgie der Universität Homburg/Saar nach ihrem Alter in drei Gruppen jung (20-29 Jahre), mittelalt (36–63 Jahre) und alt (65–86 Jahre) unterteilt und gesammelt. Die Expressionsanalyse wurde bei α2-Makroglobulin und TIMP2 auf mRNA-Ebene mittels quantitativer Real-Time-PCR und auf der Proteinebene mittels ELISA durchgeführt. Das Plasmasteroid Vitamin D wurde mittels ELISA bestimmt. Hierfür wurde die Vitamin-D-Vorstufe 25-Hydroxycholecalciferol untersucht. Diese Vorstufe spiegelt den Vitamin-D-Haushalt am ehesten wider, weil sie nicht nur bedarfsabhängig ausgeschüttet wird. Bei α2-Makroglobulin zeigte sich mittels ELISA eine signifikant höhere Konzentration bei den alten Studienteilnehmern sowohl im Vergleich zu den jungen als auch zu den mittelalten Probanden. Die PCR ergab ebenfalls eine signifikant höhere α2-Makroglobulin-Expression bei den alten im Vergleich zu den mittelalten Probanden. Die TIMP2-Proteinkonzentration war bei der alten und der mittelalten Gruppe im Vergleich zu der jungen Gruppe signifikant erhöht. Auf der mRNA-Ebene nahm die TIMP2-mRNA-Expression von jungen zu mittelalten Menschen ab, um dann wieder signifikant bis ins Alter anzusteigen. Das Steroid Vitamin D zeigte eine signifikant höhere Konzentration bei den alten gegenüber den jungen Probanden. Zusätzlich wurden die Altersgruppen bezüglich der Zeitpunkte, zu denen sie Blut gespendet hatten, eingeteilt. Hierbei kristallisierte sich eine höhere Konzentration bei den jungen und den mittelalten Erwachsenen von Januar bis April heraus im Vergleich zu den Monaten Mai bis Dezember. Bei den alten Probanden gab es keine signifikante Veränderung in dieser Aufteilung. Die Erhöhung der α2-Makroglobulin-Serumkonzentration der alten im Vergleich zu den jungen und mittelalten Probanden könnte einerseits mit den im Alter zunehmenden altersassoziierten und immunsystemauslösenden Krankheiten in Verbindung stehen und sich andererseits reaktiv zu der im Alter vermehrten Zellapoptose entwickeln. Ähnlich ist wahrscheinlich der Mechanismus bei TIMP2. Dieses ist ebenfalls bei altersassoziierten Erkrankungen erhöht und hat einen antiapoptotischen Effekt. Dementsprechend könnten die erhöhten Werte bei der alten Gruppe gleichermaßen mit der Zunahme von altersassoziierten Krankheiten und als Reaktion auf die Zellapoptose interpretiert werden. Die Ergebniskonstellation dieser Arbeit weist darauf hin, dass eine erhöhte Serumkonzentration von α2-Makroglobulin und TIMP2 im zunehmenden Alter nicht immer als Krankheitszeichen zu werten ist, sondern zum Teil den natürlichen Alterungsprozess widerspiegelt. Die perennial höhrere Vitamin-D-Konzentration der alten Gruppe gegenüber den jüngeren Probanden könnte auf die verschiedene Lebensführung (vermehrte Freizeit im Rentenalter) und das differente Risikobewusstsein (häufigere Vitamin-D-Substitution) der alten Gruppe zurückgeführt werden. Zukünftig ist ein Vitamin-D-Screening für die breite Bevölkerung gegen eine Vitamin-D-Substitution ohne vorherige Spiegelbestimmung abzuwägen. Ausblickend sollte erforscht werden, ob α2-Macroglobulin, TIMP2 und weitere Plasmabestandteile mit altersassoziierten Konzentrationsschwankungen als Medikamente gegen neurodegenerative Erkrankungen des Alters fungieren könnten.

Evaluation of the Expression Profile of Age-Associated Plasma Proteins and Vitamin D Blood contains blood cells and blood plasma, in which many important components with a variety of functions are solved. Among others these include the proteins α2-macroglobulin and TIMP2 as well as the steroid vitamin D. The present work addresses the question of whether and why age-related differences in concentration exist in the plasma constituents mentioned above. For this purpose, blood samples from patients of general surgery of the University of Homburg/Saar were divided into three groups according to their age: young (20-29 years), middle aged (36-63 years) and old (65-86 years). Expression analysis was performed at the mRNA level in α2-macroglobulin and TIMP2 using quantitative real-time PCR and at the protein level by ELISA. The plasmasteroid vitamin D was determined only by ELISA. Instead of vitamin D the vitamin D precursor 25-hydroxycholecalciferol was investigated as this precursor most closely reflects the vitamin D balance and unlike vitamin D is not only released on demand. The α2-macroglobulin ELISA showed a significantly higher concentration in the old compared to both the young and the middle-aged subjects. The PCR also showed a significantly higher α2-macroglobulin expression in the old compared to the middle-aged adults. The TIMP2 protein concentration was significantly increased in the old and middle-aged groups compared to the young group. At the mRNA level, TIMP2 mRNA expression decreased from young to middle-aged people and then increased significantly with age. The steroid vitamin D showed a significantly higher concentration in the old compared to the young subjects. In addition, age groups were categorized according to the effective dates of blood donation. Here, a higher concentration of young and middle-aged adults crystallized from January to April compared to the months of May to December. In the old subjects no significant change according to this subdivision was observed. The increased serum alpha-2-macroglobulin concentration observed in the old test persons compared to the young and middle-aged subjects may be related to aging-related and immune-system-triggering diseases at older age and also it may develop in reaction to age-increased cell apoptosis. A similar mechanism may be effective for TIMP2. TIMP2 is also increased in age-associated diseases, has an anti-apoptotic effect and counteracts the aging process. Accordingly, the elevated TIMP2 levels in the old group may also be explained by an increase of age-associated diseases and in response to cell apoptosis. The outcome of this work indicates that an increased serum concentration of α2-macroglobulin and TIMP2 in older age is not always a sign of disease, but partly reflects the natural aging process. The perennial higher vitamin D concentration of the old group compared to the younger subjects could be attributed to the different lifestyle (increased leisure time at retirement age) and the different risk awareness (more frequent vitamin D substitution) of the old group. In the future, careful deliberation on vitamin D screening for the general population is advised considering vitamin D substitution not without prior determination of vitamin D levels. Prospectively it should be investigated whether α2-macroglobulin, TIMP2 and other plasma components with age-associated fluctuations of concentration may act as drugs against neurodegenerative diseases of old age.