Neuronale Überexpression von Glyoxalase-I reduziert hyperglykämie-induzierte mitochondrialen Deletionen, schützt vor neuronaler Degeneration und verlängert die Lebensspanne in C. elegans

Fragestellung: Hyperglykämie verursacht Organschäden einschließlich neuronaler Dysfunktion. Methylglyoxal akkumuliert unter hyperglykämischen Bedingungen, ist mit der Entstehung von AGEs und Organschäden assoziiert und wird durch Glyoxalase-I abgebaut. Der Nematode C. elegans dient in dieser Studie als Modellsystem zur Untersuchung hyperglykämie-induzierter neuronaler Schäden. Dabei soll die Rolle von neuronaler Glyoxalase-I als Schutzmechanismus untersucht werden.

Methodik: C. elegans mit neuronaler GFP-Überexpression und Tiere mit neuronaler GFP- und Glyoxalase I-Überexpression wurden zur Untersuchung verwendet. Bestimmt wurden Lebensspanne, mitochondriale Deletionen, neuronale Degeneration (morphologische Beschreibung durch Fluoreszenzmikroskopie) sowie neuronale Funktionen (Fortbewegungsgeschwindigkeit, Körperkrümmung) unter normalen und hyperglykämischen Bedingungen.

Ergebnisse: Gegenüber Tieren unter normalen Kulturbedingungen wiesen C. elegans unter hyperglykämischen Bedingungen signifikant mehr mitochondriale Deletionen, mehr Schäden des Nervensystems (morphologisch und funktionell) und eine verkürzte Lebensdauer auf. Diese negativen Effekte von hyperglykämischen Kulturbedingungen konnten durch eine neuronale Glyoxalase I-Überexpression größtenteils aufgehoben werden.

Schlussfolgerung: Eine neuronale Überexpression von Glyoxalase I schützt vor den Folgen hyperglykämischer Kulturbedingungen bei C. elegans. Diese Effekte entsprechen denen bei ubiquitärer Glyoxalase-I Überexpression beobachteten, und weisen zum Einen auf die protektive Rolle neuronaler Glyoxalase-I hin, zum Anderen auf die zentrale Bedeutung des Nervensystems selbst hinsichtlich der Lebensdauer C. elegans.