Секреторный фенотип, ассоциированный со старением (SASP): молекулярные механизмы инволюции клеток эндометрия in vitro Родичкина Валерия Руслановна

Короткий опис

ВВЕДЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ (ЧАСТЬ АВТОРЕФЕРАТА)на тему «Секреторный фенотип, ассоциированный со старением (SASP): молекулярные механизмы инволюции клеток эндометрия in vitro»
Необратимый арест клеточного цикла считается основной характеристикой стареющих клеток, но недавние исследования выявили дополнительные особенности, характеризующие данный тип клеток. Стареющие клетки экспрессируют провоспалительные цитокины, факторы роста и матриксные металлопротеиназы, которые в совокупности формируют ассоциированный со старением секреторный фенотип (SASP). Такие клетки жизнеспособны in vitro, в отличие от апоптотических клеток, которые подвергаются запрограммированной клеточной гибели. Некоторые SASP факторы играют важную роль в возникновении устойчивой остановки клеточного цикла в стареющих клетках, и предположительно, способствуют опухолевой супрессии при клеточном старении. Тем не менее, многие SASP факторы могут вызвать хроническое воспаление и/или онкогенез, в зависимости от биологического контекста.
В 2014 году C. Franceschi был предложен новый термин «инфламэйджинг» ("inflamaging"), который характеризует хроническое, слабовыраженное воспалительное состояние, протекающее бессимптомно и являющееся деструктивным для организма [Franceschi C, Campisi J., 2014]. По основным признакам инфламэйджинг значительно отличается от острого воспаления.
Особенностью клеток с фенотипом SASP является его динамичное развитие с течением времени. Генетические изменения, такие как потеря p53 или усиление онкогенного RAS, приводят к более быстрому приобретению
фенотипа SASP, что позволяет предположить, что SASP является специфической программой, запускаемой генотоксическим стрессом. В культуре клетки приобретают полный SASP через 3-5 дней после индукции старения, и рост клеток прекращается в течение 24 часов после повреждения. Не все факторы SASP начинают секретироваться одновременно. Этот постепенный фенотипический переход является признаком, сохраняемым между типами клеток и индукторами старения [Gruver A., Hudson L., Sempowski G. 2014]. По данным литературы, остановка клеточного цикла в фазе G1 и уменьшение количества клеток в фазе G2-M во всех клетках наблюдается через 6 часов после УФ-облучения [Bahrami E., Witzel M., Racek T., et al. 2017].
Общепринятой моделью генотоксического стресса является УФ-облучение, которое запускает реакцию повреждения ДНК (DDR), что рассматривается как индукция yH2AX не только в клетках S-, но и в клетках G1-фазы [Zhao H., Traganos F., Darzynkiewicz Z. 2010].
Одним из сдерживающих факторов исследований в области инфламэйджинга является отсутствие признанных, точных и надежных биологических маркеров. Основными характеристиками биологических маркеров старения являются следующие: (1) маркер связан с возрастом; (2) экспрессия маркера не изменяется с заболеванием; (3) маркер не изменяется с метаболическими и питательными условиями; (4) на маркер влияют процессы старения; (5) маркер не изменяется в иммортализованных клетках [Xia S., Zhang X., Zheng S., et al. 2016]. Расширение исследований биологических маркеров старения позволит уточнить молекулярные механизмы инфламэйджинга и определить роль данного феномена в процессе общего старения организма.
В настоящей работе проведено изучение экспрессии сигнальных молекул в клетках эндометрия при их старении in vitro для расширения представлений о формировании SASP фенотипа и его роли в механизмах инфламэйджинга репродуктивной системы человека.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационного исследования является изучение экспрессии различных сигнальных молекул в клетках эндометрия и их вклада в механизм инфламэйджинга и формирования SASP фенотипа.
Для достижения указанной цели поставлены и последовательно решены следующие задачи:
1. Создать модель инфламэйджинга («воспалительного старения») клеточной культуры эндометрия.
2. Верифицировать экспрессию маркеров, ассоциированных с фенотипом SASP, в клеточной культуре эндометрия.
3. Определить экспрессию маркеров, характерных для клеточного старения и провести корреляционный анализ с экспрессией маркеров инфламэйджинга.
4. Оценить возрастную динамику экспрессии изучаемых маркеров в исследуемых группах (молодой репродуктивный возраст и старший репродуктивный возраст).
5. На основании проведенных исследований расширить спектр сигнальных молекул, формирующих SASP фенотип и уточнить их вклад в механизм развития инфламэйджинга женской репродуктивной системы.
Научная новизна
В работе впервые проведено сравнительное изучение экспрессии ключевых сигнальных молекул, задействованных в механизмах старения: TGFp, ГЬ-6, ^-8, ^-1а, р65, ММР3, р16, р53, Кь67, РС^, В^-2, SIRT1,6, TERF-1, CALR в клетках эндометрия в возрастном аспекте и при воздействии генотоксического стресса. При исследовании молекул ГЬ-8, SIRT1,6, Кь67, CALR в клеточной культуре эндометрия впервые было обнаружено, что при переходе от молодого к старшему репродуктивному возрасту их концентрация статистически значимо уменьшалась. При этом экспрессия молекул ГЬ-1а, р65, PCNA и TERF-1 статистически значимо повышалась с
возрастом. Концентрация TGFp, 1Ь-6, ММР3, ВСЬ-2 в эндометрии не зависела от возраста. Экспрессия белков р53 и р16 в нормальном эндометрии была незначительна в обеих возрастных группах.
Впервые было обнаружено статистически значимое увеличение экспрессии белков TGFp, 1Ъ-6, 1Ь-8, 1Ь-1а, ММР3, р16, р53, р65, ВСЬ-2 и снижение экспрессии К1-67, РСКА, БГОЛД ТБКЬ-1 в клеточной культуре эндометрия молодого и старшего репродуктивного возраста при воздействии генотоксического стресса. Впервые было продемонстрировано статистически значимое увеличение 1Ь-1а и р53 и снижение ТБКБ-1 в клеточной культуре эндометрия под воздействием генотоксического стресса в группе старшего репродуктивного возраста по сравнению с группой молодого репродуктивного возраста.
Практическая значимость
Результаты исследований особенностей экспрессии молекул, характерных для фенотипа SASP в клеточной культуре эндометрия существенно дополняют представления о механизмах инфламэйджинга, происходящих в репродуктивной системе в возрастном аспекте. Исследования ряда молекул, вовлечённых в механизмы старения и инфламэйджинга, позволяют расширить понятие о воспалительном старении и выявить новые сигнальные молекулы, характеризующие данный фенотип клеток.
Верификация новых сигнальных молекул, характеризующих фенотип БАБР (которые могут рассматриваться в качестве потенциальных терапевтических мишеней) открывает перспективы для оптимизации и повышения эффективности профилактических и лечебных геропротекторных программ.
Положения, выносимые на защиту
1. При переходе от молодого к старшему репродуктивному возрасту усиливается экспрессия белков 1Ь-1а, р65, PCNA и TERF-1в клеточной культуре эндометрия. Экспрессия ГЬ-8, SIRT1, SIRT6, К1-67, CALR в клеточной культуре эндометрия уменьшается с увеличением репродуктивного возраста. Экспрессия белков р53 и р16 в нормальной клеточной культуре эндометрия не идентифицируется или находится на незначительных уровнях.
2. После воздействия генотоксического стресса значительно увеличивается экспрессия белков, ответственных за регулировку клеточного цикла и ассоциированных со старением - TGFp, 1Ь-6, 1Ь-8, IL-1a, ММР3, р16, р53, р65, BCL-2, при этом экспрессия PCNA, SIRT1,6, ТЕЯБ-1 снижается, а экспрессия белка Кь67 - ключевого маркера клеточной пролиферации находится на незначительном уровне.
3. В клеточной культуре эндометрия под воздействием генотоксического стресса в группе старшего репродуктивного возраста экспрессия ГЬ-1а и р53 увеличивается, а ТЕЯБ-1 снижается по сравнению с группой молодого репродуктивного возраста.
4. Усиление экспрессии ГЬ-1а коррелирует с высокими уровнями экспрессии белков р65, р16 и р53. Обратно пропорциональная зависимость показателей экспрессии характерна для SIRT1 и р53, р16 и К1-67.
5. Фенотип SASP, характерный для инфламэйджинга, может быть существенно расширен с включением в него таких молекул как Кь67, PCNA, SIRT-1, SIRT-6, TERF, CALR, экспрессия которых достоверно ассоциирована с развитием генотоксического стресса.
Связь с научно-исследовательской работой института
Диссертационная работа является научной темой, выполняемой по основному плану научно-исследовательских работ АННО ВО НИЦ «Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии».
Публикации по теме диссертации
По материалам диссертации опубликована 21 научная работа, в том числе 11 статей в журналах, рекомендованных ВАК Министерством науки и высшего образования Российской Федерации для опубликования материалов диссертационных исследований, 10 тезисов докладов.

Апробация и реализация диссертации