Γήρανση και μακροβιότητα: ταυτοποίηση και έκφραση γενετικών δεικτών

Abstract

Ageing is a complex phenomenon that is considered to be the product of interaction between genetic and environmental factors. In this study, it was examined whether in vitro senescence corresponds to in vivo ageing, as far as the expression of genes that are known to be overexpressed during cellular ageing is concerned. For this reason fibroblast and lymphocyte samples from healthy donors of different ages including centenarians were used. From all the genes studied, a positive correlation between gene expression and donor’s age was only found for fibronectin. Thus fibronectin expression could be considered as a molecular marker of senescence, at least as far as fibroblasts are concerned. Moreover, screening methods using fibroblast samples from centenarians have led to the identification of five genes that are possibly related to human longevity. Normal human fibroblasts are characterized by a limited replicative potential in culture that is termed cellular senescence or in vitro ageing. In the second part of this study, the role of apolipoprotein J (Apo J), which is overexpressed during senescence at the transcriptional level, in in vitro ageing and longevity was examined. It was found that Apo J is also overexpressed at the protein level in senescent human diploid fibroblast, as far as both the intracellular and the secreted forms are concerned. However, no differences were noticed in the biogenesis, the binding partners profile or the intracellular distribution of Apo J between proliferating and senescent fibroblasts. A pilot study in healthy Greek centenarians has shown the existence of a sequence variant at the intronic region between exons 6 and 7 of Apo J that is not however correlated to human longevity. To analyze the causal relationship between senescence and Apo J protein accumulation, Apo J was stably overexpressed in primary as well as in SV40 T Ag immortalized human fibroblasts and no alteration of the proliferative capacity of the transduced cells was observed. Despite previous reports from tumor-derived cell lines, overexpression of Apo J in human fibroblasts did not provide protection against the cytotoxicity induced by oxidative agents. Overall, Apo J overexpression does not induce senescence but it is rather a secondary consequence of the senescence phenotype.

Η γήρανση είναι ένα πολυσύνθετο φαινόμενο και αποτελεί το προϊόν αλληλεπίδρασης τόσο των γενετικών όσο και των περιβαλλοντικών παραγόντων. Στην παρούσα μελέτη, εξετάσθηκε κατά πόσο η in vitro γήρανση ανταποκρίνεται στην in vivo γήρανση, όσον αφορά την έκφραση γονιδίων για τα οποία είναι γνωστό ότι υπερεκφράζονται κατά την κυτταρική γήρανση. Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιήθηκαν δείγματα ινοβλαστών και λεμφοκυττάρων από υγιείς δότες διαφόρων ηλικιών συμπεριλαμβανομένων και αιωνόβιων. Από τα γονίδια που μελετήθηκαν, θετική συσχέτιση μεταξύ έκφρασης και ηλικίας των δοτών βρέθηκε μόνο για το γονίδιο της ινονεκτίνης, η οποία μπορεί να θεωρηθεί ως δείκτης γήρανσης τουλάχιστον όσον αφορά τους ινοβλάστες. Επιπλέον, πειράματα ταυτοποίησης γονιδίων σε αιωνόβιους οδήγησαν στην απομόνωση πέντε γονιδίων, τα οποία πιθανά σχετίζονται με τη μακροβιότητα στον άνθρωπο. Οι φυσιολογικοί ανθρώπινοι ινοβλάστες χαρακτηρίζονται από περιορισμένη πολλαπλασιαστική ικανότητα στην κυτταροκαλλιέργεια, η οποία αποκαλείται κυτταρική ή in vitro γήρανση. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας μελέτης, εξετάσθηκε ο ρόλος της απολιποπρωτεΐνης J, για την οποία είναι γνωστό ότι υπερεκφράζεται κατά τη γήρανση σε μεταγραφικό επίπεδο, στην in vitro γήρανση και τη μακροβιότητα. Βρέθηκε ότι σε ανθρώπινους διπλοειδείς ινοβλάστες η απολιποπρωτεΐνη J υπερεκφράζεται και σε μεταφραστικό επίπεδο, όσον αφορά τόσο την ενδοκυττάρια όσο και την εκκρινόμενη μορφή της, χωρίς όμως να παρατηρούνται διαφορές στη βιογένεση, στις συμπλεκόμενες πρωτεΐνες και την ενδοκυττάρια κατανομή της πρωτεΐνης ανάμεσα σε νεαρούς και γηρασμένους ινοβλάστες. Πιλοτική μελέτη σε υγιείς Έλληνες αιωνόβιους έδειξε την ύπαρξη ενός πολυμορφισμού στην εσωνική αλληλουχία του εξονίου 6 της απολιποπρωτεΐνης J, το οποίο όμως δεν σχετίζεται με τη μακροβιότητα στον άνθρωπο. Προκειμένου να αναλυθεί η επαγωγή του γονιδίου της απολιποπρωτεΐνης J κατά την κυτταρική γήρανση, πραγματοποιήθηκε σταθερή υπερέκφραση του γονιδίου σε πρωτογενείς και αθανατοποιημένους ανθρώπινους ινοβλάστες, όπου δεν παρατηρήθηκε μεταβολή της πολλαπλασιαστικής ικανότητας των κυτταρικών πληθυσμών που προέκυψαν. Επιπλέον, σε αντίθεση με προηγούμενες μελέτες σε καρκινικές σειρές, η υπερέκφραση της απολιποπρωτεΐνης J σε ανθρώπινους ινοβλάστες δεν προστατεύει έναντι της κυτταροτοξικότητας που προκαλούν οξειδωτικοί παράγοντες. Συνεπώς η υπερέκφραση της απολιποπρωτεΐνης J δεν επιφέρει την κυτταρική γήρανση και αποτελεί δευτερογενές χαρακτηριστικό του φαινομένου της γήρανσης.