Invecchiamento cellulare ed oncosoppressione (I)

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1 Invecchiamento cellulare ed oncosoppressione (I)
Perché la senescenza replicativa: per diminuire la possibilità che una cellula che è andata incontro a mutazioni (danni, errori durante ripetute replicazioni cellulari) possa iniziare il processo di trasformazione tumorale, promuovendo la senescenza cellulare L’attività dei geni oncosoppressori è collegata all’invecchiamento cellulare -> invecchiamento dell’organismo L’attivazione di programmi di senescenza e apoptosi può portare nel tempo alla deplezione del pool di cellule staminali nei tessuti rinnovabili

2 Invecchiamento ed oncosoppressione: un legame via p53
Topi che hanno un’elevata attivitá di p53 muoiono di vecchiaia precoce L’attivazione “cronica” di p53 puó essere responsabile nell’organismo dell’invecchiamento Bilancio di p53: troppo poca -> tumori, troppa -> invecchiamento

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4 Cellule tumorali: alterata attività ed espressione della telomerasi
Nelle cellule tumorali, invariabilmente vi é o un’aberrante espressione della telomerasi, o meccanismi alternativi basati sulla ricombinazione cellulare che consentono di mantenere una lunghezza dei telomeri adeguata La inibizione della telomerasi nelle cellule tumorali potrebbe portare al verificarsi di una “crisi” in quelle cellule, e a morte cellulare

5 Telomerasi ed invecchiamento
La telomerasi é in grado di immortalizzare cellule normali senza trasformarle (non è un oncogene) I fibroblasti umani normali ingegnerizzati per esprimere la telomerasi sono “immortali” Elisir di lunga vita?

6 Qual é il ruolo dei telomeri nell’invecchiamento?
Lezioni dal topo: il topo ha telomeri molto lunghi, ma invecchia ugualmente (!!!). Ci sono quindi altri meccanismi che concorrono (nell’uomo) e che sono sufficienti per l’invecchiamento Se viene eliminata la telomerasi nei topi, non avviene niente per le prime generazioni (telomeri ancora lunghi), poi alla 4 generazione I topi iniziano ad invecchiare precocemente (telomeri accorciati fino ad innescare la DNA damage response) Riesprimendo la telomerasi in questi topi “vecchi”, ringiovaniscono!

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8 p66Shc Un circuito di segnalazione presente nei mammiferi che collega l’attivitá di p53 alla produzione di ROS ed all’invecchiamento

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11 • This influences the permeability of the EC barrier to LDL .
Nei topi p66-/- c’è una minore incidenza delle malattie associate all’invecchiamento • Atherosclerotic lesions take place in arteries in sites where blood flow is not laminar. • This influences the permeability of the EC barrier to LDL . • LDL will be retained in the matrix were they undergo oxidation by ROS. • Ox-LDL are then take-up by macrophages leading to foam cell formation. Male p66-/- and wild-type mice mice were fed with a 21% high-fat diet for weeks. Atherosclerotic lesions were then evaluated by computer-assisted image analysis and immunohistochemistry revealing oxidation-specific epitopes of Ox-LDL (mAb EO6) Early lesion size (mm2) wt(ND) wt(HFT) p66-\-(ND) p66-\-(HFD) wt p66-/-

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14 STRESS OSSIDATIVO p66 p 5 3 M e c h a n i s m s o f p 5 3 - i n d u c
Ac T r a n s c r i p66 p t i o n a l a c t i v a t i o n o f a p o p t o t i c g e n e s Mitochondri a Cytochrome C releas e Caspase activatio n A p o p t o s i s

15 Genetica dell’invecchiamento: esistono geni che modulano la longevità

16 Invecchiamento nel lievito e nel verme

17 Il ruolo di Sir2 nell’invecchiamento
Dal lievito all’uomo

18 Identificazione di Sir-2 nel lievito
Delezione del gene: invecchiamento “precoce” Iper-espressione del gene: estensione del ciclo replicativo (aumento della longevità)

19 Sir2 is an NAD-dependent histone deacetylase
+ Nicotinamide + ADP-Ribose NAD NAD is not used as an electron acceptor, it is consumed in the reaction

20 Meccanismi molecolari di invecchiamento nel lievito

21 Accumulo di circoletti di rDNA extracromosomale

22 Sir-2 nel lievito Nel lievito, l’invecchiamento é causato dalla formazione di “circoletti extracromosomali di DNA” codificante originariamente per l’RNA ribosomale. I geni per l’RNA ribosomale sono presenti in copie multiple e vanno incontro a processi di ricombinazione con formazione di “circoletti”. Sir2 é una istone deacetilasi (regolata dal metabolismo -livelli di NAD+) che compatta la cromatina dei geni per l’RNA ribosomale e ne riduce la ricombinazione.

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24 Collegamenti fra metabolismo ed invecchiamento
La restrizione calorica (RC) allunga la vita in tutti gli organismi Nel lievito, mutazioni in SIR2 prevengono l’estensione del “life-span” determinato da RC RC: aumentati livelli di NAD+ (rapport NAD+/NADH a favore del NAD+), aumentata attivitá di SIR2, ridotta ricombinazione dei geni per l’RNA ribosomale, invecchiamento rallentato. Il pathway di SIR2 é stato selezionato per aumentare la sopravvivenza in condizione di “stress” (scarso nutrimento)

25 Because it consumes NAD, SIR2 has been proposed to
be the monitor that connects metabolism to aging High Calorie Diet NAD is converted to NADH & unavailable for SIR2 Caloric Restriction: Less NAD used in catabolism More available for SIR2 action

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27 SIR2 and extension of life-span
In yeast (replicative senescence) In C. elegans (post-mitotic senescence) In mammals??? regulation of p53 activation by diet (CR)

28 Caloric restriction increases SIRT1 expression in a variety of rat tissues
Cohen HY, et al. Science 305: , 2004.

29 Implicazioni “pratiche”

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31 Resveratrol increases NAD-dependent HDAC activity
Yeung F, et al. Embo J. 23: , 2004

32 Food Sources Found in grapes, wine, grape juice, and berries of Vaccinum species including blueberries, bilberries, and cranberries In grapes, resveratrol is found only in the skins The amount of resveratrol in grape skins varies with the grape cultivar, its geographic origin, and exposure to fungal infection PBRC 2005

33 Cardiovascular Disease
The French Paradox Cardiovascular Disease The French Paradox was the observation that mortality from coronary heart disease is relatively low in France despite relatively high levels of dietary saturated fat and cigarette smoking This led to the idea that the regular consumption of red wine might provide additional protection from cardiovascular disease PBRC 2005

34 Il resveratrolo è la soluzione del French Paradox?

35 Il resveratrolo è attivo nel lievito
stesso effetto della RC Risultati identici in C. elegans

36 Il resveratrolo aumenta la sopravvivenza in un piccolo vertebrato (N
Il resveratrolo aumenta la sopravvivenza in un piccolo vertebrato (N. furzeri)

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38 Il resveratrolo (attivatore di SIRT) ha un effetto anti-invecchiamento in modelli animali di dieta ipercalorica

39 Il resveratrolo porta il fegato di animali ipercalorici ad un profilo di espressione genica simile al fegato “normale”

40 Longevity Although resveratrol did increase the activity of the homologous human enzyme (Sirt1) in the test tube, whether or not resveratrol can extend the human lifespan is currently unknown And again, the resveratrol concentrations that were necessary to increase Sirt1 activity in the test tube were considerably higher than any concentration previously measured in human plasma PBRC 2005

41 Non prendiamo troppo alla lettera i giornali,
neanche quelli scientifici!

42 In Conclusion… At present, relatively little is known about the effects of resveratrol in humans PBRC 2005

43 Nel frattempo...

44 Nel frattempo... GlaxoSmithKline to acquire Sirtris Pharmaceuticals, a world leader in 'Sirtuin' research and development Issued – Tuesday 22 April 2008, London, UK, Philadelphia PA, Cambridge, MA – GlaxoSmithKline (NYSE: GSK) and Sirtris Pharmaceuticals Incorporated (Nasdaq: SIRT) announced today that they have entered into a definitive agreement pursuant to which GlaxoSmithKline will acquire Sirtris Pharmaceuticals for approximately USD720 million (or approx. GBP362 million) through a cash tender offer of USD22.50 (or approx. GBP11.33) per share.

45 Ed oggi…