9402139840

starzenia replikacyjnego, będącego skutkiem intensywnych podziałów, komórki starzeją się i wydzielają do otoczenia specyficzne białka, zapobiegając tym samym powstaniu blizny zmniejszającej sprawność tkanki. Wpływ starzenia komórkowego na zdolność do regeneracji tkanek pokazano np. w doświadczeniach na myszach z niefunkcjonalnymi ścieżkami prowadzącymi do starzenia, u których indukowano uszkodzenia wątroby przy użyciu związku chemicznego. U zwierząt z niefunkcjonalnymi ścieżkami p53 i pló komórki nie ulegały starzeniu pod wpływem uszkodzeń, a w wątrobie powstawały zwłóknienia. Zwłóknienia są wynikiem różnicowania komórek gwiaździstych wątroby (HSCs, ang. Hepatic stellate cells) w fibroblasty o cechach komórek mięśni gładkich (mio-fibroblasty), które podczas intensywnej proliferacji w celu regeneracji tkanki produkują dużą ilość substanq'i zewnątrzkomórkowej. U zwierząt tych nie dochodziło do wydzielania melaloplroteinaz oraz chemokin, elementów SASP. Metaloproteinazy wspomagają usuwanie zwłók-nień, podczas gdy chemokiny są odpowiedzialne za rekrutację komórek układu odpornościowego, głównie NK (ang. natural killers), które z kolei eliminują komórki stare, co kończy proces zapalny. Inaczej sytuaqa wyglądała u myszy typu dzikiego, gdzie komórki ulegały starzeniu pod wpływem uszkodzeń wątroby. W wyniku sekreq‘i metaloproteinaz macierzy dochodziło do rozpuszczenia zwłóknień, a następnie rekrutaq'i komórek układu odpornościowego, co skutkowało eliminaq'ą komórek starych, które już spełniły swoją funkqę. Taka sekwenqa zdarzeń zapobiegała bliznowaceniu tkanki [46]. Zaobserwowano, że podobnie dzieje się podczas procesu naprawy innych tkanek. Leczenie ran, którego następstwem nie byłoby bliznowacenie i zwłóknienie, wymaga bardzo precyzyjnej regulacji i jednym z niezbędnych etapów jest przejściowy stan zapalny generowany przez komórki stare [47]. U osobników w podeszłym wieku spada zdolność do regeneracji tkanek i jednocześnie rośnie liczba komórek starych. Wyczerpuje się również pula komórek macierzystych niezbędnych do zastępowania uszkodzonych komórek. Usunięcie komórek starych wiązałoby się z ubytkiem tkanki, więc nie jest już możliwe. Zwiększający się udział komórek starych przyczynia się do utrzymania w organizmie chronicznego stanu zapalnego i stwarza warunki sprzyjające rozwojowi chorób wieku podeszłego. Zaczyna dominować niekorzystny wpływ stanu zapalnego będącego efektem SASP.

STARZENIE KOMÓRKOWE IN VIVO

Proces starzenia komórek in vitro został dość dokładnie poznany. Starzenie komórkowe ma miejsce również w organizmie. Komórki stare są znajdowane w różnych tkankach i narządach, a ich akumulaqa jest skorelowana z wiekiem. Wykazano, że potencjał podziałowy komórek pobranych z organizmów w różnym wieku jest różny, im młodszy jest dawca, tym więcej podziałów mogą przejść jego komórki in vitro [48]. Obecność starych komórek zaobserwowano również w tkankach pochodzących z organizmów w różnym wieku. Wykazano, że u gryzoni komórek starych przybywa wraz z wiekiem, co sugeruje ich akumulaq'ę [20,49]. Nie jest to duży odsetek, bo wynosi od kilku do 20% w zależności od tkanki, ale biorąc pod uwagę fakt, że stare komórki modyfikują otoczenie i wpływają na komórki sąsiadujące, może to tłumaczyć zmiany na poziomie tkanek i narządów. W tkankach pobranych od młodych (12 miesięcy) i starych (42 miesiące) myszy wykazano, że w komórkach wzrasta poziom uszkodzeń DNA: w płucach z 7% do 18%, a w śledzionie z 6% do 24%. Wzrost obserwowano również w jelicie cienkim, skórze i wątrobie [49]. Co więcej, w przypadku szczurów [50] i myszy [51] udało się pokazać, że in vivo starzeją się także komórki nerwowe — odsetek komórek z podwyższoną aktywnością SA-P-gal u zwierząt 6-, 18- i 24-miesięcznych wynosił odpowiednio 15, 32, 51% [50]. Akumulację komórek starych obserwowano również u naczelnych, u pawiana [52,53] oraz u człowieka [48], u których wraz z wiekiem dochodzi do nagromadzenia starych fibroblastów w skórze. U gryzoni i człowieka wykazano obecność różnych markerów starzenia zarówno w komórkach budujących naczynia — śródbłonka i mięśni gładkich, jak i w mięśniach szkieletowych, tkance tłuszczowej i wątrobie [54]. Podwyższony poziom macroH2A, znacznika heterochromatyny charakterystycznego dla starych komórek, znaleziono w komórkach mięśni szkieletowych naczelnych i człowieka [55], Również liczba skupisk yH2AX rośnie wraz z wiekiem w limfocytach człowieka [20]. Badanie długości telomerów w komórkach pochodzących od młodych, 5-6-miesięcznych i starych, 29-30-letnich pawianów wykazały, że z wiekiem telomery ulegają skróceniu, a odsetek komórek posiadających uszkodzenia DNA wzrasta [52], Korelację skracania telomerów z wiekiem wykazano również w tkankach ludzi w podeszłym wieku. Dotyczyło to skóry, wątroby, nerki i limfocytów [56,57].

Bardzo przekonującym dowodem na to, że zmiany na poziomie komórkowym przekładają się na obraz starzenia organizmu, są mutacje pojedynczych genów powodujące przedwczesne starzenie. Wystarcza zmiana w jednym genie, aby doszło do znacznego przyspieszenia w uwidocznieniu się cech typowych dla ludzi w podeszłym wieku. Dodatkowo jest to dość przekonujący dowód na to, że uszkodzenia DNA są bezpośrednio odpowiedzialne za starzenie organizmu wraz z całym wachlarzem schorzeń wieku podeszłego. Taka sytuacja ma miejsce u osób z progeriami (zespołami przedwczesnego starzenia) Hutchinsona-Gilforda (HGPS, ang. Hutchinson-Gilford Progeria Syndrom) oraz zespołem Wernera (WS, ang. Werner Syndrom). W pierwszym przypadku osoby dożywają maksymalnie 20. roku życia (średnia długość życia to 11-13 lat), w drugim dłużej (mutacja ujawnia się w okresie dojrzewania), ale bardzo wcześnie pojawiają się objawy starzenia nieadekwatne do wieku. Obydwa zespoły są związane z mutaqą tylko w jednym genie: kodującym laminę A w przypadku HGPS i helikazę w przypadku WS [58,59], Konsekwencją obydwu mutacji jest zwiększenie poziomu uszkodzeń DNA, u osób z HGPS ze względu na nieprawidłową budowę otoczki jądrowej (wadliwa lamina A powoduje zaburzenie kształtu otoczki jądrowej, odgrywa rolę w regulacji transkrypcji, replikacji i naprawie DNA oraz organizacji chromatyny), a u osób z WS, ze względu na upośledzenie systemów naprawy poprzez brak prawidłowego rozplatania nici DNA (brak helika-zy, enzymu zaangażowanego w transkrypcję, replikaq'ę

152

f .postepybiochemii.pl