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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.
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.
Die vorliegende Arbeit beschreibt Konzept, Umsetzung, sowie Überprüfung und Evaluation einer neuen Lehrmethode im Bereich der geriatrischen Lehre und Ausbildung von Medizinstudenten des neunten Semesters an der Universität Würzburg. Ziel der Arbeit war es, ein neues Lehrinstrument zu etablieren, dieses zu überprüfen und damit dessen Berechtigung zu belegen sowie den zukünftigen Einsatz im Rahmen der medizinischen Ausbildung zu ermöglichen. Das Hauptanliegen bestand darin, das Verständnis der teilnehmenden Studenten für das Leben in höherem Alter zu fördern. Unter dem Begriff „Instant Aging“ – Selbsterfahrung des Alterns sollten die Teilnehmer die Möglichkeit haben, innerhalb eines 90-minütigen Praktikums die Perspektive eines älteren oder chronisch kranken Menschen einzunehmen. Dabei wurden die Teilnehmer mit vier häufigen Erkrankungen des Alters konfrontiert und konnten diese am eigenen Körper empfinden. Als Vergleich diente das bisher eingesetzte Praktikum der medizinisch-geriatrischen Lehre – stellvertretend für das Konzept der „darbietenden Lehre“. Somit nahmen 125 Teilnehmer sowohl am „Instant Aging“-Praktikum als auch am bisherigen Praktikum der „darbietenden Lehre“ teil und beurteilten im Anschluss an die jeweilige Veranstaltung ihre Erfahrungen hinsichtlich der erlernten Fähigkeit, das Leben in höherem Alter besser nachvollziehen zu können sowie die körperliche Situation eines älteren Menschen nun besser nachempfinden zu können. Die Hypothese, dass das neue Lehrkonzept des „Instant Aging“ diese Fähigkeit in höherem Maße als das bisher eingesetzte Praktikum fördert, wurde bestätigt. Neben der erhöhten Fähigkeit der Empathie und des Verständnisses für die Situation älterer Menschen stieg ebenso der Grad der Betroffenheit der Teilnehmer, wobei der Bedarf der Nachbesprechung dieser Betroffenheit in beiden Praktikums-gruppen niedrig war. Neben der vergleichenden Evaluation wurde im Praktikum des „Instant Aging“ eine Bewertung der Durchführung des Praktikums bezüglich Auswahl und Anzahl der dargestellten Krankheitsbilder, Kompetenz und Anzahl der Tutoren sowie der Zeiteinteilung vorgenommen, die sehr positiv ausfiel. Das Praktikum des „Instant Aging“ findet im Rahmen des „Skills Lab“, einem medizinischen Ausbildungs- und Simulationszentrum der medizinischen Fakultät der Universität Würzburg seit der Anfertigung dieser Arbeit innerhalb der geriatrischen Lehre statt. Anregungen und Ideen der Teilnehmer zur weiteren Verbesserung des Praktikums werden ständig integriert und umgesetzt.