Wirkung von Verkehrslärm auf die Entwicklung von Adipositas und metabolischem Syndrom in Mäusen - von der experimentellen Exposition zum mechanistischen Verständnis und zurück zur diätetischen Intervention

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Daiber; Professor Dr. Tilman Grune
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537811220

Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass Lärm für den Verlust von 1,6 Millionen gesunden Lebensjahren pro Jahr allein in Westeuropa verantwortlich ist. Vor allem nächtlicher Lärm führt durch Schlafstörungen zu erhöhten Stresshormon-Spiegeln und Bluthochdruck und in Summe zu einem erhöhten kardiovaskulären Risiko. Epidemiologische Studien haben zudem gezeigt, dass Lärm das Risiko für Übergewicht und Diabetes erhöht. Der Zusammenhang zwischen Lärmexposition und adipösen/diabetischen Erkrankungen ist bislang nicht hinreichend untersucht. Unser Projekt kombiniert kardiovaskuläre, redox-biochemische und ernährungsphysiologische Expertise, um die zugrunde liegenden Pathomechanismen zu studieren, die mit neuronalen Stressreaktionen und der Aktivierung (sekundärer) endokriner Systeme der Vasokonstriktion beginnen und mit Entzündungsreaktionen, oxidativem Stress fortschreiten, was letztendlich zu kardiovaskulären Schäden und Dysregulation metabolischer Stoffwechselwege führt. Die verwendeten Mausmodelle für Lärmbeschallung und metabolische Erkrankungen sind sehr gut etabliert. Zunächst werden gesunde Kontrollmäuse hinsichtlich frühzeitiger phänotypischer Veränderungen (vor allem prä-adipöse/diabetische Biomarker wie Insulin, Adipokine) untersucht. Der ernährungsphysiologische Projektteil untersucht metabolische Veränderungen in beschallten gesunden gegenüber übergewichtigen/diabetischen Mäusen im Hochfettdiät, ob/ob und NZO Modell untersuchen (Grune Gruppe). Dabei werden prä-adipöse/diabetische Biomarker, schädliche Glykosylierungsreaktionen (AGE/RAGE), Gewebsveränderungen, aber auch funktionelle Parameter wie Makrophagendifferenzierung und Betazell- und Kardiomyozytenfunktion bestimmt. Der kardiovaskuläre Projektteil wird den Anstieg der Stresshormone (z.B. Adrenalin, Kortisol und AT-II/Diacylglycerol), von oxidativem Stress und Entzündungsmarkern in Geweben, des Blutdrucks, der Endotheldysfunktion, mitochondrialer Dysfunktion und Herzschäden durch Lärm in den gleichen Mäusen untersuchen (Daiber Gruppe). Die Rolle der Monoaminoxidase (MAO) und der phagozytären NADPH Oxidase (NOX-2) als zentrale Quellen von Lärm-induziertem oxidativen Stress wird in isolierten Zellen durch Inkubation mit Katecholaminen (MAO Substrate) bzw. AT-II/DAG (NOX-2 Aktivatoren) untersucht. Die protektive Rolle des Transkriptionsfaktors NRF2 wird durch pharmakologische Stimulation in isolierten Zellen von beschallten/nicht-beschallten Mäusen untersucht und anhand Nrf2-defizienter Mäuse validiert. In einem aus ernährungsphysiologischer Sicht hoch-relevanten Ansatz sollen die Lärm-induzierten Schäden in beschallten gesunden und übergewichtigen/diabetischen Mäusen durch einen humanrelevanten NRF2 Aktivator, Sulforaphan, verhindert werden. Die zu erwartenden Ergebnisse werden helfen die Diagnose, Behandlung und Prävention von Gesundheitsschäden durch Verkehrslärm zu verbessern und das Interesse der Politik und allgemeinen Bevölkerung in Lärm als Umweltrisikofaktor erhöhen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen