Replicatively senescent human fibroblasts reveal a distinct intracellular metabolic profile with alterations in NAD+ and nicotinamide metabolism

Разработчики

Эмма Л. Джеймс, Джеймс А. Э. Лэйн, Эдвард Д. Кэроли, Э. Кеннет Паркинсон и др.

Описание технологии

Клеточное старение происходит путем истощения пролиферативной способности или после нескольких клеточных стрессов, однако ранее оно не было предметом подробного метаболомного анализа.

Рассматриваемая технология сформировалась в процессе приложения методов метаболомики к репликативному старению фибробластов. Было проведено сравнение истощения пролиферативной способности фибробластов с контролями, отражающими процессы пролиферации и временную задержку роста фибробластов, при помощи комбинации различных методов масс-спектроскопии. Истощение пролиферативной способности клеток сопровождалось множеством специфических изменений как в метаболических путях образования NAD+ de novo, так и в путях его реутилизации, включая накопление никотинамид мононуклеотида и никотинамид рибозида в метаболическом пути реутилизации за счет амидирования, несмотря на отсутствие увеличения никотинамид фосфорибозилтрансферазы или белка-переносчика никотинамид рибозида, CD73. Внеклеточной никотинат был исчерпан и содержание метаболитов метаболического пути амидирования понизилось, однако содержание внутриклеточного NAD+ и никотинамида сохранилось. Тем не менее, содержание сиртуина 1 снизилось и поэтому накопление никотинамид мононуклеотида и никотинамид рибозида лучше всего объяснялось уменьшением потока через ветвь амидирования метаболического пути реутилизации NAD+ за счет снижения активности сиртуина. Процесс истощения пролиферативной способности клеток сопровождался также наличием повышенного окислительно-восстановительного гомеостаза, активации путей получения энергии и клеточных мембран; что включало катаболизм нуклеотидов, распад липидов мембран и увеличение метаболизма креатина.

Таким образом, истощение пролиферативной способности клеток активирует несколько различных путей для поддержания их выживания, которые могут служить фармакологическими мишенями для ликвидации стареющих клеток при возраст-зависимых заболеваниях.

Практическое применение

Используемая технология может применяться для оценки истощения пролиферативной способности клеток. Результат такого применения представляет собой ценную информацию, на основе которой можно разрабатывать методы фармакологического воздействия при возраст-зависимых заболеваниях. Пути поддержания жизнеспособности клеток будут служить мишенями этого фармакологического воздействия.

Лаборатории

• Centre for Clinical & Diagnostic Oral Sciences, Institute of Dentistry, Barts and the London School of Medicine and Dentistry, Queen Mary University of London, London (UK)
• Metabolon, Durham (USA)

Ссылки

Публикации

• James, E.L. et al. «Replicatively senescent human fibroblasts reveal a distinct intracellular metabolic profile with alterations in NAD+ and nicotinamide metabolism." 6 Scientific Reports, (2016): 38489.
• James, E. L. et al. «Senescent human fibroblasts show increased glycolysis and redox homeostasis with extracellular metabolomes that overlap with those of irreparable DNA damage, aging, and disease." 14 J Proteome Res, (2015): 1854–71.