TY  - THES
A1  - van den Berg, Anne Maria
T1  - Age-related alterations of the immune system aggravate the myocardial aging process
T1  - Altersabhängige Veränderungen des Immunsystems verstärken den Alterungsprozess des Myokards
N2  - The prevalence of cardiovascular diseases (CVD) increases dramatically with age. Nevertheless, most of the basic research in cardiology has been conducted on young healthy animals which may not necessarily reflect the situation observed in the clinic. The heart undergoes profound changes in elderly, including molecular alterations, myocardial hypertrophy, interstitial fibrosis and functional decline. To date, numerous approaches exist to explain mechanisms of the cardiac aging process whereupon inflammation and immune activity are of increasing interest. Myocardial aging is temporally associated with chronic low-grade systemic inflammation and accumulation of memory T-cells. However, a possible causal relationship between these two phenomena has not yet been investigated. Thus, aim of the present study was to assess how immunological mechanisms contribute to the myocardial aging process.
Herein, the healthy murine heart was found to harbor all major resident leukocyte populations, including macrophages (CD45+CD11b+Ly6G-), granulocytes (CD45+ CD11b+Ly6G+), T-cells (CD45+CD11b-CD3e+), B-cells (CD45+CD11b-B220+) at frequencies that largely surpass those found in skeletal muscles. Age-related structural alterations and functional impairment occur simultaneously with significant shifts of the tissue resident leukocyte composition. Gene expression analyses performed on bulk myocardial samples revealed higher expression levels of TNF and INF- suggesting that in situ inflammation plays a role in the myocardial aging process. Aging was furthermore accompanied by a significant increase in size and cellularity of mediastinal, heart draining lymph nodes (med LN). Moreover, the med LNs harvested from aged mice showed a strong accumulation of effector-memory T-cells (CD44+CD62L-), mainly exhibiting a pro-inflammatory phenotype (Foxp3-, TNF+, IFN- γ+). None of these alterations were observed in popliteal lymph nodes of aged mice, indicating that they might be site-specific.
Next, to go beyond mere associative evidence and examine underlying mechanisms, the myocardial aging process was comprehensively characterized in mice lacking B- (µMT) or CD4+ T-cells (CD4ko). Our analyses revealed that aged CD4+ T-cell-deficient, but not B-cell-deficient mice, exhibit a lower in situ inflammatory tone and preserved ventricular function, as compared to age-matched wild type controls. No differences in the expression levels of genes related to fibrosis were observed in the groups.
Taken together, the results of this study indicate that heart-directed immune responses may spontaneously arise in the elderly, even in the absence of a clear tissue damage or concomitant infection. The T-cell-mediated immunosenescence profile might be particularly associated with age-related myocardial inflammation and functional decline, but not with tissue remodeling. These observations might shed new light on the emerging role of T cells in myocardial diseases, which primarily affect the elderly population.
N2  - Die Prävalenz kardiovaskulärer Erkrankungen nimmt mit dem Alter dramatisch zu. Dennoch wurde der größte Anteil der kardiologischen Grundlagenforschung bisher an jungen, gesunden Tieren durchgeführt. Dies spiegelt nicht zwangsläufig die in der Klinik beobachtete Situation wieder. Das Herz durchläuft während des Alterns einen tiefgreifenden Wandel, einschließlich molekularer Veränderungen, Hypertrophie des Myokards, interstitieller Fibrose und funktioneller Verschlechterung. Bis heute gibt es zahlreiche Ansätze, um die Mechanismen hinter dem kardialen Alterungsprozess zu erklären. Insbesondere Inflammation und Immunaktivität sind von zunehmendem Interesse. Das Altern des Myokards korreliert zeitlich mit geringer chronischer, systemischer Entzündungsaktivität und einer Akkumulation von Gedächtnis-T-Zellen. Trotzdem wurde ein kausaler Zusammenhang zwischen beiden Vorgängen bisher nicht tiefergehend untersucht. Ziel dieser Studie war es festzustellen, wie immunologische Mechanismen zum kardialen Alterungsprozess beitragen.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass gesunde Maus Herzen alle bedeutenden, gewebeansässigen Leukozyten einschließlich Makrophagen (CD45+CD11b+Ly6G-), Granulozyten (CD45+ CD11b+Ly6G+), T-Zellen (CD45+CD11b-CD3e+) und B-Zellen (CD45+CD11b-B220+) beherbergen und dies in einer deutliche höherer Anzahl als die Skelettmuskulatur. Altersabhängige, strukturelle Veränderungen und funktionelle Verschlechterung treten zeitgleich mit signifikanten Veränderungen in der Zusammensetzung der ansässigen Leukozyten auf. Untersuchungen der Genexpression an Myokardproben ergaben ein erhöhtes Level der TNF und INF- Expression, was darauf hinweist, dass in-situ Inflammation eine Rolle im myokardialen Alterungsprozess spielt. Darüber hinaus zeigten mediastinale Lymphknoten im Alter eine deutliche Größenzunahme sowie einen signifikanten Anstieg der Zellzahl. In mediastinalen Lymphknoten von alten Mäusen konnte außerdem eine starke Akkumulation von Effektor-Gedächtnis-T-Zellen (CD44+CD62L-) nachgewiesen werden, welche vorwiegend einen pro-inflammatorischen Phänotyp (Foxp3-, TNF+, IFN-γ+) aufwiesen. Keine dieser Veränderungen konnte in poplitealen Lymphknoten gezeigt werden, was darauf hindeutet, dass es sich um einen ortsspezifischen Prozess handeln könnte. 
Um über eine rein assoziative Evidenz hinaus zu gehen und zugrundeliegende Vorgänge zu analysieren, wurde der myokardiale Alterungsprozess umfassend an Mäusen ohne B- Zellen (µMT) oder CD4+ T-Zellen (CD4ko) charakterisiert. Die Untersuchungen ergaben, dass alte Mäuse ohne CD4+ T-Zellen verglichen zu gleichalterigen Wildtyp Tieren einen geringeren inflammatorischen Tonus in-situ entwickeln. Diese Veränderung war für Mäuse ohne B-Zellen nicht zu beobachten. Keinen Unterschied gab es in den Versuchsgruppen hingegen bei der Expression von Genen, die mit Fibrose assoziiert sind.
Zusammenfassend weisen die Ergebnisse dieser Arbeit darauf hin, dass auf das Herz gerichtete Immunantworten im Alter spontan, auch ohne eindeutigen Gewebeschaden oder eine begleitende Infektion, auftreten können. Das T-Zell vermittelte Profil des alternden Immunsystems kann teilweise mit der altersabhängigen Entzündung des Myokards sowie funktionellen Einschränkung assoziiert sein, weniger jedoch mit dem Remodeling Prozess. Diese Beobachtungen geben neuen Aufschluss über die aufkommende Rolle von T-Zellen in Erkrankungen des Myokards, welche vor allem die ältere Bevölkerung betreffen.
KW  - Aging
KW  - Heart
KW  - Immunsystem
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193622
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Maass, Anne
A1  - Düzel, Sandra
A1  - Brigadski, Tanja
A1  - Goerke, Monique
A1  - Becke, Andreas
A1  - Sobieray, Uwe
A1  - Neumann, Katja
A1  - Lövdén, Martin
A1  - Lindenberger, Ulman
A1  - Bäckman, Lars
A1  - Braun-Dullaeus, Rüdiger
A1  - Ahrens, Dörte
A1  - Heinze, Hans-Jochen
A1  - Müller, Notger G.
A1  - Lessmann, Volkmar
A1  - Sendtner, Michael
A1  - Düzel, Emrah
T1  - Relationships of peripheral IGF-1, VEGF and BDNF levels to exercise-related changes in memory, hippocampal perfusion and volumes in older adults
JF  - NeuroImage
N2  - Animal models point towards a key role of brain-derived neurotrophic factor (BDNF), insulin-like growth factor-I (IGF-I) and vascular endothelial growth factor (VEGF) in mediating exercise-induced structural and functional changes in the hippocampus. Recently, also platelet derived growth factor-C (PDGF-C) has been shown to promote blood vessel growth and neuronal survival. Moreover, reductions of these neurotrophic and angiogenic factors in old age have been related to hippocampal atrophy, decreased vascularization and cognitive decline. In a 3-month aerobic exercise study, forty healthy older humans (60 to 77 years) were pseudo-randomly assigned to either an aerobic exercise group (indoor treadmill, n = 21) or to a control group (indoor progressive-muscle relaxation/stretching, n = 19). As reported recently, we found evidence for fitness-related perfusion changes of the aged human hippocampus that were closely linked to changes in episodic memory function. Here, we test whether peripheral levels of BDNF, IGF-I, VEGF or PDGF-C are related to changes in hippocampal blood flow, volume and memory performance. Growth factor levels were not significantly affected by exercise, and their changes were not related to changes in fitness or perfusion. However, changes in IGF-I levels were positively correlated with hippocampal volume changes (derived by manual volumetry and voxel-based morphometry) and late verbal recall performance, a relationship that seemed to be independent of fitness, perfusion or their changes over time. These preliminary findings link IGF-I levels to hippocampal volume changes and putatively hippocampus-dependent memory changes that seem to occur over time independently of exercise. We discuss methodological shortcomings of our study and potential differences in the temporal dynamics of how IGF-1, VEGF and BDNF may be affected by exercise and to what extent these differences may have led to the negative findings reported here.
KW  - Exercise
KW  - Neurotrophic factors
KW  - Hippocampus
KW  - Vascular plasticity
KW  - Aging
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-189219
VL  - 131
ER  -