Der Effekt Spermidins und der Hypusinierung des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A auf die Plastizität kortikaler Primärkulturen der Ratte

Abstract

Unsere durchschnittliche Lebenserwartung steigt und führt damit auch zu einer Zunahme altersbedingter Beeinträchtigungen kognitiver Funktionen. Studien deuten darauf hin, dass die Proteinhomöostase und die Autophagie entscheidende Faktoren im Alterungsprozess sind. Spermidin, ein Autophagie-Induktor, verlängert nachweislich die Lebensspanne, verbessert neuronale und kognitive Funktionen und hat sich in verschiedenen Modellorganismen als neuroprotektiv erwiesen. Diese Wirkungen könnten unter anderem auf die Hypusinierung des Translationsinitiationsfaktors 5A- 1 (eIF5A) zurückzuführen sein. Ziel der Arbeit war es, die Auswirkungen von Spermidin und der eIF5AHypusinierung, einer einzigartigen posttranslationalen Modifikation, auf die neuronale Plastizität zu untersuchen. Hierfür wurden zwei experimentelle Serien durchgeführt. In der ersten Serie wurden primäre neurale Zellkulturen der Ratte an DIV 21, DIV 42 und DIV 84 in jeweils 24-stündigen oder 48- stündigen Intervallen mit einer Konzentration von 50 μM Spermidin behandelt. Um die Rolle der eIF5AHypusinierung weiter zu charakterisieren, wurde in einer zweiten Serie die zelluläre Konzentration der an der Modifikation beteiligten Desoxyhypusinsynthase (DHPS) verändert. Die Ergebnisse der Studie legten nahe, dass die Spermidin-Behandlung eine Beschleunigung des dendritischen Wachstums und eine morphologische Verjüngung der Neuronen hervorrief. Darüber hinaus deuteten die Ergebnisse auf eine zentrale Bedeutung der endogenen Hypusinierung des eIF5A und ein enges Konzentrationsfenster der DHPS hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Neuronenmorphologie hin. Die Überexpression der DHPS führte auf synaptischer Ebene zu Ergebnissen, die analog zu den Messungen der Spermidin-Applikation waren. Zur Etablierung von Spermidin als Anti-Aging- Therapeutikum sind weitere Experimente in vitro und in vivo notwendig.