Aufgrund der weltweit steigenden Lebenserwartung erhöht sich der Anteil älterer Menschen an der Weltbevölkerung weiter an. Während jedoch die Gesamtlebenserwartung steigt, nimmt die „gesunde Lebensspanne“ nicht entsprechend zu. Eine intakte Darmbarriere ist zentral für die menschliche Ernährung, Gesundheit und das Wohlbefinden und damit möglicherweise auch für ein gesundes Altern. Unveröffentlichte Daten der eigenen Arbeitsgruppe zeigen eine erhöhte intestinale Arginase-Aktivität bei gealterten Nagern neben einer Darmbarriere-Dysfunktion. Basierend auf diesem Hintergrund sollte in dieser Studie untersucht werden, ob eine Dysfunktion des Stickstoffmonoxid-(NO)-Stoffwechsels entscheidend für den altersbedingten Rückgang der Darmbarrierefunktion ist. Wirkung des Arginasehemmers nor-NOHA (N-ω-Hydroxy-L-norarginine) auf die Messenger-Ribonukleinsäure(mRNA)-Expression der Tight Junction(TJ)-Proteine Occludin und Zonula-Occludens-1 (ZO-1) und der Seneszenzmarker HMGB1, im proximalen Dünndarmgewebe von jungen (3mo) und alten (17mo) Mäusen, wurde mit einer real-time qPCR analysiert. Die Permeation von D-Xylose wurde in everted sacs aus Dünndarmgewebe junger (5 Monate) und alter (22-23 Monate) Mäuse gemessen, um Veränderungen aufgrund der Modulation von: Arginaseaktivität, Rho-assoziierte Proteinkinase (ROCK) Signalkaskade und Adenosin Monophosphat-aktivierte Proteinkinase (AMPK)-verwandte Signalkaskade, zu erkennen. Darüber hinaus wurde eine Western-Blot-Analyse durchgeführt, um festzustellen, ob die Behandlung mit nor-NOHA, AICAR (5-aminoimidazole-4-carboxamide riboside) oder Y-27632 (ROCK-Inhibitor) die Konzentration von Occludin, Myosin light-chain kinase, β-Actin and Phospho-Occludin im Dünndarmgewebe von jungen (5mo) und alten (22-23mo) Mäusen beeinflusst. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass der Arginase-Inhibitor nor-NOHA die Occludin- und ZO1-mRNA-Expression im Dünndarmgewebe alter Mäuse im Vergleich zu mit Vehikel behandelten Mäusen signifikant hochreguliert. Darüber hinaus ist die Behandlung mit nor-NOHA mit einer höheren HMGB1-mRNA-Expression in gealtertem Dünndarmgewebe verbunden. Der direkte AMPK-Aktivator AICAR und der ROCK-Inhibitor Y-27632 reduzierten die D-Xylose-Permeation in everted sacs junger und alter Mäuse im Vergleich zur Kontrolle. Außerdem zeigten everted sacs von gealterten Tieren, die mit Y-27632 inkubiert wurden, ein niedrigeres Verhältnis von Phospho-Occludin zu Gesamt-Occludin. Zusammenfassend legen die Ergebnisse der vorliegenden Studie nahe, dass eine Fehlregulation der NO-Synthese, möglicherweise als Folge einer erhöhten Aktivität der Arginase, entscheidend für die Entwicklung einer altersbedingten DarmbarriereDysfunktion ist. Zukünftige Studien müssen sich jedoch genauer damit befassen.

Due to a worldwide increase in life expectancy, the proportion of elderly in the global population continues to rise. However, while overall life expectancy is increasing, the 'healthy life span' is not increasing accordingly. An intact intestinal barrier is central to human nutrition, health, and wellbeing and therefore possibly also for healthy aging. Unpublished data of the own working group show an increased intestinal arginase activity in aged rodents, alongside an intestinal barrier dysfunction. Based on this background, this study aimed to determine if a dysfunction of the nitric oxide (NO) metabolism is critical in aging associated decline of intestinal barrier function. Specifically, the effect of arginase inhibitor nor-NOHA (N-ω-Hydroxy-L-norarginine) on the messenger ribonucleic acid (mRNA) expression of tight junction (TJ) proteins occludin and zonula-occludens-1 (ZO-1) and marker of senescence HMGB1 in proximal small intestinal tissue of young (3mo) and old (17mo) mice was analysed with a real-time qPCR. Permeation of D-xylose was measured in everted sacs bult from small intestinal tissue of young (5mo) and old (22-23mo) mice to detect changes due to modulating: arginase activity, rho-associated protein kinase (ROCK) signalling cascade and adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK)-related signalling cascade. Additionally, Western blot analysis was performed to determine if the treatment with nor-NOHA, AICAR (5-aminoimidazole-4-carboxamide riboside) or Y-27632 (ROCK inhibitor) affects the occludin, myosin light-chain kinase, β-actin and phospho-occludin concentration in small intestinal tissue of young (5mo) and old (22-23mo) mice. The results of the present study indicate that the arginase inhibitor nor-NOHA significantly upregulates the occludin and ZO1 mRNA expression in small intestinal tissue of old mice compared to vehicle treated mice. Furthermore, treatment with nor-NOHA is associated with a higher HMGB1 mRNA expression in aged small intestinal tissue. The direct AMPK activator AICAR and the ROCK inhibitor Y-27632 reduced the D-xylose permeation in everted small intestinal tissue sacs of young and old mice compared to control. Moreover, everted sacs of aged animals incubated with Y-27632 showed lower ratio of phospho-occludin to total occludin. In conclusion, results of the present study suggest that a dysregulation of NO synthesis, possibly as a result of an increased activity of arginase, maybe critical in the development of age-associated intestinal barrier dysfunction. However, future studies will have to address this in more detail.