Резистентность стареющих клеток к апоптозу является внутренним барьером для сенолиза, индуцированного сердечными гликозидами Часть 2

Пожалуйста свяжитесьoscar.xiao@wecistanche.comЧтобы получить больше информации

Нарушение гомеостаза K*/Nat, вызванное уабаином, приводит к различным физиологическим реакциям в контрольных и стареющих A549 и END-MSC.

Установив тот факт, что сенолитический эффект уабаина зависит от типа клеток, в дальнейшем мы попытались выяснить, что может лежать в основе выявленных различий в ответах чМСК и А549. С этой целью мы проанализировали индуцированное окислительным стрессом старение END-МСК и этопозида. -индуцированное старение A549, точнее.Преимущества киноморияОсновным молекулярным механизмом действия различных сердечных гликозидов является ингибирование Nat/K плюс-АТФазы [44]. Nat/K плюс-АТФаза представляет собой фермент плазматической мембраны, который выкачивает натрий из клетки, одновременно перекачивая калий в клетку против градиентов концентрации. и, таким образом, участвуя в поддержании гомеостаза K+ и Na+. Поэтому мы задались вопросом, могут ли быть какие-либо различия в базальном и индуцированном уабаином ионном гомеостазе между контрольными и стареющими клетками двух типов.

Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы узнать больше

Нарушение гомеостаза K+ и Na+, вызываемое уабаином, в конечном счете должно приводить к диссипации потенциала плазматической мембраны. Поэтому в дальнейшем мы использовали специфический флуоресцентный зонд DiBAC4(3) для измерения трансмембранного потенциала невозбудимых клеток. Повышенная флуоресценция этого красителя отражает деполяризацию мембраны.пустынный гиацинтВ каждом протестированном типе клеток уабаин индуцировал предсказуемую деполяризацию мембраны, подтверждая ионный дисбаланс (рис. 10а). Примечательно, что мы наблюдали сопоставимые уровни деполяризации мембраны в контрольных и стареющих END-MSC, тогда как стареющий A549 характеризовался значительно более деполяризованной мембраной по сравнению с контрольными клетками A549.

Другими важными последствиями ионной дерегуляции являются изменения митохондриального мембранного потенциала (МП).

Таким образом, с помощью флуоресцентного зонда JC-1 мы оценили ММП в контрольных и стареющих клетках при обработке уабаином. Следует особо подчеркнуть, что стареющие клетки обычно характеризуются снижением ММР, отражающим нарушение функционирования митохондрий, изменения энергетического метаболизма и повышение уровня внутриклеточных активных форм кислорода [45]. Как и ожидалось, ММП в стареющих END-MSC и клетках A549 была ниже, чем в контроле, т.е.

однако это снижение не повлияло на жизнеспособность стареющих клеток (рис. Iг, 6а, 10б).метод экстракции флавоноидовpdfПодобно приведенным выше результатам, уабаин индуцировал выраженную деполяризацию ММР у стареющих A549 по сравнению с их пролиферирующими аналогами, в то время как влияние на ММР контрольных и стареющих END-MSC было минимальным (рис. 10b). Обобщая результаты, описанные в этой части, можно заключить, что блокирование Na+/K+-АТФазы уабаином приводит к резкой деполяризации плазматической мембраны и падению ММП в случае стареющей А549, в отличие от стареющей END-MSCS.

Изменения в механизмах K plus импорта опосредуют устойчивость к уабаину стареющих END-MSC

Чтобы прояснить механизмы, опосредующие вызванные уабаином изменения поляризации мембраны и ММП между стареющими A549 и END-MSC, мы использовали усовершенствованный биоинформатический подход. Цель анализа состояла в том, чтобы выявить возможные транскриптомные особенности, опосредующие зависящую от типа клеток устойчивость к уабаину или -чувствительность стареющих клеток. Другими словами, мы задались вопросом: чем старение END-MSC (уабаин-резистентные клетки) отличается от старения А549 (уабаин-чувствительные клетки)? Чтобы ответить на этот вопрос, мы использовали три независимых набора данных секвенирования РНК (RNA-Seq). Первым был анализ RNA-Seq.

Рис. 6 Проверка модели старения A549, индуцированной этопозидом. Стареющие клетки A549 демонстрируют потерю пролиферации, b приобретают увеличенный размер клеток, c уровень аутофлуоресценции и d активность SA-b-Gal по сравнению с контрольными. e Уровни фосфорилирования p53 и Rb и уровни экспрессии белков p21 и HMGBI в контрольном и стареющем A549. Представленные значения являются средними ± стандартное отклонение. Для нескольких групп применялись сравнения однофакторного дисперсионного анализа, n=3, ns не значимо,***p<0.001. for="" pair="" comparisons="" at="" b,c,="" and="" d="" welch's="" test="" was="" used,n="3" for="" b="" and="" c,n="50" for=""><0.001.>флавоноидыМасштабные полосы для изображений составляют 500 мкм. GAPDH использовали в качестве контроля загрузки контрольных и стареющих END-MSC, выполненных нами. Вторым был набор данных для контрольного и стареющего A549, загруженный с GEO [43]. Следует отметить, что условия, вызывающие старение, совпадали с условиями, применяемыми в настоящем исследовании и в пилотных исследованиях сенолиза, вызванного сердечными гликозидами. И третий набор данных был для контроля и старения IMR-90, полученный непосредственно из исследования сердечных гликозидов как сенолитических соединений [25]. Важно отметить, что было доказано, что IMR-90 склонен к анализу, индуцированному уабаином. Следует отметить, что сравнение только двух наборов данных, релевантных для END-MSC и A549, в конечном итоге привело бы к неверным результатам, поскольку при таком анализе искомое различие между процессом старения в END-MSC и A549 было бы неотличимо от вариаций, опосредованных различные технические эффекты партии (например, тип секвенатора, условия запуска образца). Чтобы свести к минимуму любые групповые эффекты, мы сравнили один набор данных для устойчивых к уабаину клеток (END-MSC) и два для чувствительных к уабаину клеток (A549, IMR-90). Чтобы подтвердить актуальность дальнейшего сравнительного анализа, мы провели анализ основных компонентов для подмножества генов, связанных с термином GO «клеточное старение» (GO 0090398), на основе сводного набора данных, содержащего образцы из всех трех описанных экспериментов. Действительно, для каждого типа клеток образцы группировались в две отдельные группы – контрольную и стареющую (рис. 10г).

цистанхе может омолаживать

Для проведения анализа дифференциально экспрессируемых генов (ДЭГ) при старении уабаин-резистентных и -чувствительных клеток мы создали статистическую модель, суммирующую два предиктора и их взаимодействие. Схематическое представление анализа представлено на рис. 10в. Вкратце, первый предиктор в модели делил все образцы на контрольную и стареющую подгруппы, второй — по устойчивости к уабаину или чувствительности к уабаину, а последний компонент в модели отражал взаимодействие обоих предикторов. Результат проверки дифференциального выражения для последней переменной представлен в дополнительной таблице 1.

Затем мы провели анализ обогащения набора генов (GSEA) в терминах онтологии генов (GO) для биологических процессов (BP) (дополнительная таблица 2). Примечательно, что среди значительно обогащенных процессов мы обнаружили, что «импорт ионов калия» и «положительная регуляция трансмембранного транспорта катионов активируются во время старения устойчивых к уабаину END-MSC по сравнению со старением чувствительных к уабаину клеток (рис. 10e). ). Списки основных генов обогащения, связанные с этими процессами, включали KCNJ2, KCNJ14, KCNJ8, SLC12A7, SLC12A8, WNK4, которые были значительно усилены в стареющих END-MSC (рис. 10f). Белки, кодируемые генами KCNJ, представляют собой калиевые каналы внутреннего выпрямления, которые имеют большую тенденцию позволять калию поступать в клетку, а не из клетки.гесперидин используетSLC12 — семейство переносчиков хлоридов, которые вы берете с катионом. Ген WNK4 кодирует серин/треонинкиназу, которая действует как активатор котранспортеров хлоридов, связанных с натрием, и ингибитор котранспортеров хлоридов, связанных с калием. Вместе эти результаты позволили предположить, что стареющие END-MSC могут восстанавливать истощенные внутриклеточные уровни K plus более эффективно, чем стареющие клетки A549, и, таким образом, могут справляться с вызванным уабаином ионным дисбалансом.

Стареющие END-MSC проявляют повышенный уровень

устойчивость к апоптозу по сравнению с контролем, тогда как стареющий А549 не

Роль внутриклеточного K plus in в регуляции гибели клеток хорошо известна [46]. Выявленные различия между стареющими END-MSC и клетками A549 в способности поддерживать внутриклеточный К плюс гомеостаз побудили нас сравнить общую стрессоустойчивость, приобретаемую в процессе старения обоих типов клеток. Известно, что экзогенные стрессы сопровождаются нарушением ионного гомеостаза, что приводит к быстрому обмену различными ионами, в том числе К+, между клеткой и окружающей средой [46]. Исходы стрессовых воздействий во многом зависят от способности клеток восстанавливать соответствующий внутриклеточный ионный баланс. Как показано на рис. 10e, f, старение END-MSC сопровождалось усилением импорта K плюс, что позволяет предположить, что во время

Рис. 10. Стареющие END-MSC, устойчивые к уабаину, способны восстанавливать нарушение гомеостаза K plus /Nat, вызванное уабаином, посредством эффективного импорта K plus, в то время как стареющие клетки, чувствительные к уабаину, лишены этой способности. a Определение мембранного потенциала контрольных и стареющих END-MSC и клеток A549 до и через 24 часа после обработки уабаином с использованием флуоресцентного зонда DiBAC4(3). b Оценка потенциала митохондриальной мембраны контрольных и стареющих END-MSC и клеток A549 до и через 24 часа после обработки уабаином с использованием флуоресцентного зонда JC-1. c Дизайн сравнительного биоинформатического анализа трех независимых наборов данных RNA-Seq. d Анализ основных компонентов для подмножества генов, связанных с термином GO «клеточное старение» (GO 0090398), на основе объединенных данных из трех независимых наборов данных RNA-Seq. . e Результаты GSEA для дифференциальной экспрессии генов между клетками, устойчивыми к уабаин-опосредованному анализу (END-MSC) и клетками, чувствительными к уабаин-опосредованному анализу (A549 и IMR-90) для «Положительной регуляции трансмембранного транспорта катионов» и «Ионы калия импортируют биологические процессы. f Тепловая карта, отражающая основные гены обогащения для биологических процессов «Положительная регуляция трансмембранного транспорта катионов» и «Импорт ионов калия». Значения средние ± стандартное отклонение. Статистическую значимость оценивали по критерию Стьюдента: ns не значимо,*p<><><>

развитие старения END-MSCs усиливают свою способность восстанавливать уровни K plus. Интересно, что нам не удалось выявить подобную тенденцию для старения А549, таким образом, А549, по-видимому, не приобрел каких-либо специфических особенностей, связанных с импортом К* в процессе старения. Согласно литературным данным, вызванное стрессом снижение внутриклеточного К* и невозможность восстановления его уровня способствуют активации каспаз и нуклеаз и, таким образом, предполагаются в качестве проапоптотического фактора [46].

В соответствии с этим предположением, используя биоинформационный анализ приведенных выше наборов данных РНК-секвенций, мы выявили значительное снижение процессов, связанных с апоптозом, во время старения END-MSC по сравнению с A549 и IMR-90 (рис. 11а). . Более того, старение A549 и IMR-90 характеризуется значительной активацией проапоптотических генов, включая BAD, BAX, BOK, BAK-1 и NOXA (рис. 11b). Эти данные указывают на то, что END-MSC приобретают устойчивый к апоптозу фенотип во время старения, в то время как стареющие IMR-90 и A549 становятся склонными к апоптозу (Fig. 11b). Чтобы усилить это наблюдение, мы дополнительно проанализировали набор данных микрочипов для контрольных и репликативных стареющих AD-MSC, которые также сохраняли устойчивость к уабаину во время старения, как указано выше (рис. 4g). При анализе уровней экспрессии генов, связанных с апоптозом, мы наблюдали отчетливый устойчивый к апоптозу фенотип стареющих AD-MSC, аналогичный таковому у стареющих END-MSC (дополнительная рис. S8a, b).

Чтобы проверить результаты транскриптомного анализа, мы оценили уровни экспрессии генов, связанных с апоптозом и импортом K plus, в обоих типах стареющих клеток — END-MSC и A549 с помощью RT-PCR (дополнительная рис. S9). Кроме того, мы проанализировали экспрессию того же списка генов, используя другие устойчивые к уабаину и чувствительные к уабаину клеточные модели, стареющие DP-MSC, обработанные доксорубицином, и стареющие SK-Help, обработанные этопозидом, соответственно (дополнительная рис. S9). Как показано на дополнительном рисунке S9, оба типа устойчивых к уабаину клеток - стареющие END-MSC и DP-MSC демонстрируют сходные паттерны экспрессии генов, в частности, KCNJ2, SLC12A и WNK4, участвующие в восстановлении K plus, были активированы, проапоптотический BAX был подавлен, в то время как активировался антиапоптотический MCL-I. Более того, паттерн экспрессии одних и тех же генов отличался от такового, наблюдаемого для уабаин-чувствительных A549 и SK-Hep1. Эти результаты подтверждают наши транскриптомные данные и подкрепляют вывод о различных профилях апоптоза, приобретаемых во время старения разных типов клеток.

Затем мы проверили, могут ли наблюдаемые различия в фоне апоптоза во время старения END-MSC и A549 влиять на общую стрессоустойчивость стареющих клеток. Для этого мы оценили жизнеспособность клеток при окислительном стрессе и стауроспорине, обычно применяемом для индукции апоптоза. Действительно, стареющие END-MSC оказались значительно более устойчивыми к обоим стрессам по сравнению с их контрольными аналогами (Fig. 1lc). Напротив, клетки A549 продемонстрировали обратную ситуацию, поскольку стареющие клетки проявляли тенденцию быть более чувствительными к гибели клеток, вызванной стрессом (рис. 11d). Это наблюдение меняет существующую парадигму, согласно которой повышенная устойчивость к смерти является общей чертой любого вида стареющих клеток, демонстрируя ее очевидную клеточную специфичность.

На основании приведенных выше данных мы предположили, что снижение «защиты» от апоптоза стареющих END-МСК должно создать благоприятные условия для дальнейшего анализа. В связи с этим мы сосредоточились на хорошо известном антиапоптотическом члене белков семейства BCL-2 — MCL-1, поскольку его экспрессия повышалась в устойчивых к апоптозу стареющих END-MSC (рис. 1b и дополнительный рис. С9а). С этой целью мы предварительно обработали контрольные и стареющие END-MSC A-1210477 специфическим ингибитором MCL-1, а затем применили сердечные гликозиды для индукции анализа. Следует отметить, что сам A-1210477 не влиял на способность к пролиферации контрольных клеток и на жизнеспособность стареющих, как показано на кривых роста (рис. 1le). Последующее применение сердечных гликозидов приводило к снижению количества жизнеспособных клеток, однако эффект был более выражен в стареющих ЭСК (рис. 11е). Следовательно, ингибирование MCL-1 с помощью A-1210477 предрасполагало стареющие ESC к гибели, вызванной уабаином, что указывает на необходимость анализа. Последнее доказательство устойчивости к апоптозу, приобретаемой во время старения END-MSC, является внутренним барьером для эффективного анализа, запускаемого сердечными гликозидами.

Обсуждение

В рамках настоящего исследования мы проверили сенолитические эффекты сердечных гликозидов, а именно уабаина и буфалина, на hMSC. Недавно было установлено, что оба соединения обладают селективным цитотоксическим действием на стареющие клетки (модели индуцированного онкогеном/терапией старения) различного происхождения, включая первичные клетки IMR-90,HUVEC, ARPE-19,T/ C-28 и раковые клетки SK-Help,A549,SK-Mel-5,MCF7,HCT116, HaCat,H1299,U373-MG,H1755[25,26].Неожиданно мы не удалось выявить каких-либо преимущественных цитотоксических эффектов ни уабаина, ни буфалина на стареющие END-МСК по сравнению с контрольными. Важно отметить, что отсутствие анализа было подтверждено с использованием чМСК, полученных из жировой ткани, пульпы зуба и желе Вартона, а также различных моделей старения. Последнее привело нас к предположению, что резистентность к анализу, индуцированному сердечными гликозидами, может быть общей чертой чМСК. В то же время нам удалось индуцировать апоптоз преимущественно у стареющих A549 и SK-Help, воспроизводя таким образом сенолитический эффект сердечных гликозидов, описанный в соответствующих статьях [25,26]. Имея доступные клетки, устойчивые и чувствительные к уабаин-индуцированному анализу (уабаин-устойчивые/уабаин-чувствительные), мы попытались выяснить фундаментальные причины, лежащие в основе этого различия. Общим молекулярным механизмом действия сердечных гликозидов является связывание с Nat/K плюс-АТФазой и блокирование ее активности. Гидролизуя АТФ, этот фермент обеспечивает выкачивание Na+ из клетки и импорт K+ в клетки, поддерживая, таким образом, физиологический электрохимический градиент, ионный гомеостаз, клеточный pH и объем клетки, необходимые для выживания и функционирования клеток [47]. Поэтому мы предположили, что сенолитическая способность уабаина может зависеть от тяжести дисбаланса K+/Nat в обработанных клетках. В соответствии с этим предположением мы обнаружили, что уабаин индуцирует более выраженную деполяризацию плазматической мембраны и снижение ММП у чувствительного к уабаину стареющего A549.

Вообще говоря, было показано, что влияние ингибирования Nat/K плюс -АТФазы на выживаемость клеток зависит от типа клеток. Например, было показано, что уабаин потенцирует апоптоз в лимфоцитах, клетках Jurkat и эпителиальных клетках собак, в то время как он не индуцирует гибель эпителиальных клеток аорты крысы, церебральных зернистых клеток крысы и лимфоцитов LLC-PK1 проксимальных канальцев почек свиньи, несмотря на аналогичную модуляцию. катионного отношения [48-54]. Одним из предполагаемых механизмов проапоптотического действия уабаина является истощение внутриклеточных запасов, что способствует апоптотическому сокращению, активации каспаз и инициации апоптотического программирования [46, 47]. Принимая во внимание сравнимую потерю K плюс, но противоположный эффект на индукцию смерти, полученный для моделей, устойчивых к уабаину, и моделей, чувствительных к уабаину, мы предположили различия в компенсаторных системах катионов. Падение уровня внутриклеточного К плюс должно по существу приводить к активации импорта К плюс из внеклеточного пространства, чтобы компенсировать недостаток этого катиона. Следовательно, эффективность восстановления K+ может лежать в основе предрасположенности к апоптозу при лечении уабаином. Чтобы проверить это предположение, мы применили комплексный биоинформационный анализ, сравнивая изменения в транскриптомных сигнатурах во время старения уабаин-резистентных клеток (END-MSC) и уабаин-чувствительных клеток (A549 и IMR-90). Мы наблюдали сильную активацию процессов, связанных с импортом ионов калия, при старении END-MSC, в то время как при старении уа-баин-чувствительных A549 и IMR-90 эти процессы оставались неизменными или даже снижались. Основываясь на этом, мы можем предположить, что стареющие END-MSC могут эффективно справляться с индуцированным уабаином истощением K plus с помощью активных систем импорта катионов, что предотвращает индукцию апоптоза. Напротив, стареющие A549 и IMR-90, чувствительные к нашему баину, по-видимому, менее способны преодолевать потерю K плюс и, таким образом, склонны к апоптозу. стареющие клетки А549, демонстрирующие выраженный ионный дисбаланс, характерный для умирающих клеток.

Падение внутриклеточного содержания К плюс не является уникальной особенностью апоптоза, индуцированного уабаином, вероятно, является общей характеристикой апоптотической смерти, вызванной различными стрессами, например, обработкой стауроспорином и окислительным стрессом [46]. Соответственно, снижение способности стареющего А549 восстанавливать цитоплазматический К плюс в конечном итоге должно приводить к снижению общей стрессоустойчивости. Однако это представление противоречит современному определению клеточного старения, утверждающему, что стареющие клетки обладают высокой устойчивостью к апоптозу [16]. Особо следует отметить, что повышенная устойчивость к апоптозу легла в основу разработки аналитики [16, 17].

Первое упоминание о повышенной стрессоустойчивости стареющих клеток относится к 1995 г., когда было обнаружено, что репликативные стареющие фибробласты более устойчивы к выведению сыворотки по сравнению с контрольными [55]. За этим первоначальным исследованием последовало ограниченное количество исследований, показывающих, что стареющие клетки более устойчивы к УФ-излучению, стауроспорину, тапсигаргину и другим стрессам, чем их пролиферирующие аналоги [56, 57]. Однако мы далеко не первые, кто ставит вопрос о повышенной устойчивости к апоптозу как об общем признаке стареющих клеток. Так, в обзоре, опубликованном в 2003 г., сообщалось, что «…резистентность к апоптозу не является общей чертой стареющих клеток, которые также могут быть склонны к апоптозу в зависимости от типа клеток и апоптотических стимулов…» [58]. Действительно, несколько данных продемонстрировали более высокую чувствительность стареющих клеток к стресс-индуцированному апоптозу, чем контрольные клетки [59-61]. Например, стареющие HUVEC были более склонны к апоптозу, индуцированному окисленными ЛПНП или TNFα, по сравнению с контрольными клетками [61]. Несмотря на очевидную полемику, последнее сомнение появилось в 2015 г. и звучало так: «Кажется сомнительным, что глобальная устойчивость к апоптозу является общим признаком стареющих клеток» [62]. В том же году было опубликовано первое исследование, раскрывающее анализ [16]. ]. В рамках этого исследования авторы подчеркнули повышенную экспрессию генных сетей, способствующих выживанию, в стареющих клетках, что способствовало их повышенной устойчивости к апоптозу. Таким образом, первоначально сенолитики представляли собой препараты-мишени для белков, защищающих стареющие клетки от апоптоза. Открытие аналитики вместе с впечатляющими результатами удаления стареющих клеток с использованием трансгенных мышей INK-ATTAC вызвало шквал исследований по поиску новых соединений с гемолитической активностью [16-26,63]. За последние два года было опубликовано множество обзоров по аналитике [13-15, 64-66]. Однако с 2015 г. повышенная резистентность стареющих клеток к апоптозу не обсуждалась, хотя фактически и не проверялась в рамках этих исследований.

Интересно, что при сравнении транскриптомных сигнатур уабаин-резистентных клеток (END-MSC) и уабаин-чувствительных клеток (A549 и IMR-90) мы обнаружили, что только старение END-MSC сопровождалось приобретением заметных антиапоптотический профиль. Напротив, старение A549 и IMR-90 характеризуется значительной активацией проапоптотических генов, включая BAD, BAX, BOK, BAK-1, NOXA и т.д. Важно отметить, что эти результаты были расширены с использованием других устойчивых к уабатину клеток DP-MSC. С одной стороны, эти результаты обеспечивают дополнительное молекулярное объяснение отсутствия уабаин-индуцированного анализа в hMSC, а с другой стороны, ясно демонстрируют, что A459 и IMR-90 становятся предрасположенными к апоптозу во время старения. Следует отметить, что наши данные о транскриптомных изменениях в генах, связанных с апоптозом при старении IMR-90, совпали с результатами, представленными, но не обсужденными в статье, опубликованной Guerrero et al., в качестве наборов данных для контроля и старения IMR{ {19}} клеток, полученных в результате этого исследования [25]. Точный анализ тепловой карты, представленной в рамках этого исследования, выявил повышенную регуляцию BAX, BAD, BAD, BAKI и NOXA в стареющих IMR-90 по сравнению с контрольными клетками. Кроме того, Баар и соавт. также выявили «неожиданную» повышенную регуляцию проапоптотических и пониженную регуляцию антиапоптотических генов в стареющих IMR-90, отметив, что стареющие IMR-90 должны быть подготовлены для прохождения апоптоза [21].

Чтобы усилить наше наблюдение, мы сравнили устойчивость контрольных и стареющих END-MSC и A459 к наиболее распространенным стимулам, индуцирующим апоптоз, - окислительному стрессу и стауроспорину. По результатам проведенного нами биоинформационного анализа стареющие END-МСК оказались гораздо более стрессоустойчивыми, чем контрольные клетки. В то же время стареющая А549 демонстрировала противоположную реакцию, будучи несколько более чувствительной, чем контрольные клетки, к обоим типам стрессовых стимулов. Таким образом, сенолитическое действие сердечных гликозидов, по крайней мере, для А549, может быть опосредовано предрасположенностью стареющих клеток этого происхождения к апоптозу по сравнению с контрольными аналогами, тогда как отсутствие уабаин-индуцированного сенолиза в чМСК может быть объяснено увеличением общая устойчивость к апоптозу во время старения этих клеток. Более того, ослабление «антиапоптотической защиты» за счет ингибирования MCL-1 предрасполагало END-MSC к сенолизу, индуцированному сердечными гликозидами. Хотя нам удалось добиться желаемого сенолиза END-MSC путем ингибирования MCL-1, стратегия модулирования экспрессии конкретных антиапоптотических генов для предрасположенности стареющих hMSC к сенолизу не кажется очень многообещающей, поскольку экспрессия динамика конкретных анти- или проапоптотических генов может различаться между клетками различного происхождения. Мы полагаем, что за устойчивость к уабаину ответственно приобретение так называемого «антиапоптотического» профиля в процессе клеточного старения, а не изменения в конкретных анти- или проапоптотических генах, в связи с этим возможность переключения всего профиля может кажутся более разумными.

Наши выводы о том, что устойчивость к апоптозу, приобретенная во время старения hMSC, является внутренним барьером для эффективного анализа, могут быть распространены далеко за пределы сердечных гликозидов. Примечательно, что стареющие hMSC оказались устойчивыми к другим сенолитическим соединениям. Действительно, анализируя имеющиеся данные, мы обнаружили, что различные соединения с заявленной сенолитической активностью, в том числе навитоклакс, никотинамидрибозид, даназол, гельданамицин, ганетеспиб, физетин, ингибиторы BCL-XL, кверцетин, этомоксир, антимицин А, FOXO4-DRI ,17-ДМАГ оказался неэффективным для целенаправленного удаления стареющих человеческих преадипоцитов (фибробластоподобных клеток-предшественников, полученных из жировой ткани человека) и чМСК из костного мозга [17-19, 36, 40]. Данные об отсутствии анализа в чМСК несколько противоречат обнадеживающим результатам, полученным на моделях мышей in vivo, демонстрируя положительные результаты при системном применении аналитики [37, 38]. Например, было показано, что клиренс стареющих стволовых клеток слюнных желез с использованием ABT263 может предотвратить ксеростомию, вызванную лучевой терапией [38]. Кроме того, удаление стареющих МСК костного мозга кверцетином улучшало образование костного мозга [37]. Важно отметить, что было показано, что МСК стареющих мышей и крыс, в отличие от чМСК, реагируют на аналитику. Например, кверцетин, кверцетин-олово + дазатиниб и ABT263 значительно удаляли стареющие МСК мыши [16]. Кроме того, было показано, что 17-DMAG значительно уменьшает стареющие bmMSC в модели прогероидов на мышах [19]. Поэтому предполагается, что улучшения в функционировании различных органов и систем, описанные в этих исследованиях, являются следствием целенаправленного удаления стареющих стволовых клеток мыши. Однако эти аналитические данные еще не показали какого-либо функционального омоложения чМСК. Такое очевидное различие между чувствительностью МСК мышей и человека к анализу предполагает, что улучшения от сенолитической терапии могут не сохраняться у разных видов. Результаты, полученные для сенолитического соединения UBX0101, можно считать хорошей иллюстрацией, подтверждающей последнее утверждение. Было показано, что этот агент очищает стареющие клетки в мышиной модели остеоартрита, что значительно уменьшает боль и способствует восстановлению поврежденного хряща [20]. К сожалению, UBX0101 не смог ослабить прогрессирование заболевания и боль у пациентов с болезненным остеоартритом средней степени тяжести во время клинических испытаний фазы II [67-69]. Аналогичные опасения вызывают сенолитическая комбинация дазатиниб + кверцетин [68].

Подводя итог, из полученных данных вытекают два важных вывода. Первый продемонстрировал, что сердечные гликозиды неспособны очищать стареющие hMSC. Отсутствие анализа может быть опосредовано эффективным клеточным импортом K плюс и повышенной устойчивостью к апоптозу в стареющих hMSC. Последнее является более фундаментальным и показывает, что устойчивость к апоптозу не является общей чертой стареющих клеток, поскольку во время старения некоторые клетки приобретают «устойчивый к апоптозу» фенотип, а другие нет. Важно отметить, что только склонные к апоптозу стареющие клетки A549 могут быть эффективно уничтожены сердечными гликозидами. Исходя из этого, мы можем предположить, что эффективность других сенолитических подходов может зависеть от того, действительно ли стареющие клетки устойчивы к апоптозу по сравнению с их пролиферирующими аналогами. Наконец, хотя «аналитика» является горячей темой и опубликовано много вдохновляющих данных, выводы относительно эффективности анализа следует принимать с осторожностью, поскольку гетерогенность клеточного старения все еще остается «загадкой».

Эта статья взята из Cellular and Molecular Life Sciences (2021) 78:7757–7776 https://doi.org/10.1007/s00018-021-03980-x