Карманный справочник врача. Основы геронтологии

Факторы роста и гормоны оказывают совместное действие, вызывая аддитивный эффект в «молодых» клетках, но не вызывают его в «старых». Показано, что синергичные эффекты дексаметазона и EGF или IGF-1, инсулина и гидрокортизона сильно снижены или отсутствуют в стареющих фибробластах, серийно пассируемых в культуре. Способность EGF, инсулина, IGF и сыворотки стимулировать синтез белка в культивируемых фибробластах также снижается по мере пассирования клеток. Индуцированный сывороткой уровень фактора элонгации-2 значительно ниже в «старой» культуре фибробластов человека, чем в «молодой». Экспрессия ассоциированного с пролиферацией ядерного антигена K-67 не индуцируется в «старых» фибробластах человека в ответ на действие PDGF, хотя она ярко выражена в «молодых». Белок Rb не фосфорилируется в «старых» фибробластах после стимуляции сывороткой, хотя фосфорилируется в «молодых» клетках.

Таким образом, не вызывает сомнения снижение чувствительности клеток к факторам роста по мере старения. Способность стареющих фибробластов к экспрессии мРНК генов, зависящих от клеточного цикла, таких как гены гистонов, орнитиндекарбоксилазы, тимидинкиназы, бета-актина, и протоонкогенов c-myc и c-ras остается неизменной, однако клетки при этом не могут вступать в S-фазу клеточного цикла. В то же время отмечено снижение активности белка орнитиндекарбоксилазы и отсутствие экспрессии c-fos при стимуляции стареющих фибробластов сывороткой.

Контроль репликативного старения – важный механизм антиопухолевой активности регуляторного белка p53. Фибробласты из p53-нокаутных мышей не стареют в культуре, продолжая неограниченно пролиферировать. При выведении иммортализованных стабильных клеточных линий p53 часто специально инактивируют, экспрессируя онкобелки ДНК-содержащих вирусов. Необратимая остановка пролиферации старых клеток сопровождается p53-зависимой транскрипционной активацией генов-мишеней p53. Активация p53 в старых клетках, по-видимому, происходит в ответ на хромосомные разрывы, ассоциированные с укорочением теломер в стареющих клетках.

Инактивация р53 способна задерживать, хотя и не отменять, репликативное старение в человеческих клетках. В старых клетках р53 мРНК и уровни белка по большому счету не изменяются, но р53 становится фосфорилированным и его активность как транскрипционного фактора повышается в процессе старения.

Одной из мишеней р53 является ингибитор циклин-зависимых киназ, белок р21. Экспрессия р21 повышается в процессе репликативного старения, и его активация зависит от сигналов, инициируемых укорочением теломер, поскольку экспрессия TERT блокирует эту активацию. Было обнаружено, что экспрессия р21 в течение репликативного старения регулируется двумя механизмами: р53-зависимым и 53-независимым. Гиперэкспрессия р21 индуцирует остановку клеточного роста в некоторых клетках, тогда как делеция р21 может отсрочить связанную со старением остановку клеточного роста. Совместно эти исследования говорят о том, что функции р53 в старении заключаются, по крайней мере частично, в индукции р21.

Ингибирование р53 и pRb дает возможность клеткам достигать более 50 делений. Эти результаты привели к развитию концепции, что существуют два пути, ответственных за индукцию старения клеток, и они действуют параллельно друг другу.

Белок pRb является центральным регулятором прохождения клеточного цикла. Гиперфосфорилированный pRb позволяет проходить клеточный цикл, тогда как гипофосфорилированный pRb предотвращает его прохождение; pRb преимущественно действует через инактивацию E2F семейства факторов транскрипции, ответственных за транскрипцию нескольких генов, вовлеченных в G₁/S-переход и синтез ДНК. Фосфорилирование pRb зависит от циклин-зависимых киназ (CDK), которые управляют прохождением через разные фазы клеточного цикла. Инактивация G₁ CDK, ответственных за фосфорилирование pRb, предотвращает переход из G₁-фазы в S-фазу и блокирует клеточный цикл, индуцируя в том числе репликативное старение. Ингибиторы циклин-зависимых киназ (CDKI) ингибируют активность CDK; CDKI р16 нарушает и ингибирует активности CDK4 и CDK6, таким образом предотвращая прохождение клеточного цикла.