Senescence
Dotaz
Zobrazit nápovědu
Senescence u rostlin má svůj charakteristický průběh a projevy. Nejvýraznější jsou barevné změny listů nebo jiných částí rostliny, které předchází jeho úplnému odumření. Dochází k změnám na úrovni genové exprese, které můžeme sledovat pomocí DNA mikročipu. Mezi hlavní trendy patří utlumení fotosyntézy a zvýšení katabolismu (produkce proteas, amylas...). Zásobní i funkční složky buněk jsou degradovány a převedeny na transportovaletlnou formu a přesunuty jinam. Tím rostlina šetří se svými omezenými zdroji živin. Barevné projevy jsou způsobeny především odbouráváním chlorofylu. Pro vznik senescence hrají důležitou úlohu vnější vlivy - sezónní změny, mechanické poškození, infekce patogeny atd. Jindy bývá spojena s přirozeným vývojem jedince - s kompeticí jeho částí o světlo (degradace neefektivně využívaných částO či s jeho generativním vývojem (dozrávání plodů a semen na úkor zbytku rostliny). Tyto pochody jsou řízeny fytohormony a zásahem do jejich rovnováhy může me ovlivnit senescenci. Její rozvoj urychluje ethylen a naopak cytokininy ji inhibují. Je možné přidávání hormonů nebo zásah do genomu. Důmyslný systém byl vytvořen při inhibici senescence pomocí autoregulační produkce cytokininů u P sag12 - IPT mutantu tabáku. Tyto poznatky mají kromě poznávání přirozeného procesu i velký potenciální hospodářský význam. Nástup senescence limituje dobu dozrávání plodin (rýže, kukuřice) a také omezuje skladovatelnost zeleniny (brokolice).
Plant senescence has its own characteristic development and manifestation. The most marked are the colour changes in leaves or other parts of the plant, preceding their decay. There are changes on the level of gene expression that can be observed by DNA-microarray. Among the main trends the attenuation of photosynthesis and increase in catabolism (protease, amylase production ...) can be seen. The storage and functior^ onal components of cells are downgraded and transformed into a transportable form and moved to another place. This is the way how the plants spare their limited sources of nutritients. The colour changes are caused mainly by the degradation of chlorophyll. External factors play an important role in the development of senescence - season changes, mechanical injury, pathogen infection etc. In the other cases it is connected with the ontogenesis of a plant - competition for light of its parts (degradation of inefficiently used parts) or generative development (crop and seed maturing to the detriment of the rest of the plant). This process is regulated by the phytohormones. The senescence can be influenced by interference with their balance. A sophisticated system was created in the inhibition of senescence by means of autoregulated production of cytokinins in tobacco P sag12 - IPT mutant. These findings, besides bringing knowledge to the natural processes, are also of a great potential economic importance. The coming senescence limits the time of crop ripening (rise, corn) and vegetable storage stability (broccoli).
Buněčná senescence je fyziologický stav obecně definovatelný jako stabilní zástava proliferace, tedy přerušení buněčného cyklu. Na rozdíl od buněk terminálně diferenciovaných, které taktéž nevykazují proliferační aktivitu, je zpravidla podmíněna nějakým typem stresu. Buňky s teoretickou schopností dělení (například progenitorové, kmenové či rakovinné) jsou drženy v senescentním stavu aktivitou specifických signálních drah. Množství senescentních buněk v průběhu ontogeneze organismu narůstá. Buněčná senescence tak nejen provází stárnutí, ale jak se ukazuje, významně tento proces ovlivňuje.
Cellular senescence is a physiological state generally defined as a stable arrest of proliferation by preventing the cells from cycling. Unlike terminally differentiated cells, that also do not show proliferative activity, cellular senescence is stress induced and blocks the proliferation of cells with theoretical ability to divide (such as progenitor, stem or cancer cells) due to the activity of specific signaling pathways. The number of senescent cells increases during the ontogenesis of an organism. Senescent cells are not only associated with aging, but also significantly influence this process - a fact that is becoming increasingly well documented.
- MeSH
- lidé MeSH
- progerie etiologie genetika patologie MeSH
- stárnutí buněk * fyziologie MeSH
- stárnutí * fyziologie patologie MeSH
- telomery patologie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Nezadržitelný pokrok v medicíně má za následek dramaticky rostoucí prodloužení střední délky života, ale ne vždy člověk prožije svůj život ve zdraví tak, jak ho v roce 2021 definovala tzv. Tripartita (World Healthy Organisation – WHO, Food and Agriculture Organization of the United Nations – FAO UN, World Organisation for Animal Health, do roku 2003 Office International des Epizooties – OIE) [1,2]. S rostoucí střední délkou života exponenciálně roste počet lidí trpících chronickými nemocemi. Mezi chronická onemocnění spojená s věkem patří také muskuloskeletální choroby, které jsou reprezentovány zejména diagnózami osteoporóza a osteoartróza [2,3,4]. Mezi roky 2010 a 2019 se celosvětově zvýšil počet osteoporotických pacientů o 5 milionů, tedy na 32 milionů osob ohrožených osteoporotickou frakturou, která je většinou prvním příznakem této „tiše“ probíhající nemoci. V České republice v roce 2019 trpělo osteoporózou 572 tisíc lidí, přičemž přibližně 80 % z nich zůstává neléčeno (treatment gap). Počet pacientů s prodělanou nízkotraumatickou zlomeninou se od roku 2010 do roku 2019 zvýšil z 72 195 na 91 349. Nejvýraznější podmnožinou jsou zlomeniny obratlového těla a proximálního femuru, které mají 10 až 30% riziko úmrtí do 12 měsíců po jejich vzniku [2,4]. Osteoartróza (OA) je jedním z nejčastějších kloubních onemocnění. Prevalence není přesně zmapovaná, dle některých světových i českých statistik trpí osteoartrózou 40 % lidí ve věku nad 60 let, a dokonce 80 % lidí ve věku nad 65 let [5,6]. Nejčastější lokalizací OA jsou kolenní klouby, kyčelní klouby, malé klouby rukou a klouby na páteři, u nichž není postižena pouze kloubní hyalinní chrupavka, ale také synovium, kloubní pouzdro, úpony šlach a vazů, úpony svalů a subchondrální kost. U mladších osob se jedná většinou o posttraumatický stav, u starších osob se předpokládá vliv genetických, biomechanických, endokrinologických, zánětlivých činitelů a faktorů spojených se stárnutím chrupavky [5,6,7]. Zejména v poslední dekádě se množí důkazy o propojení obou těchto nemocí se senescencí buněk [7,8].
The unstoppable progress in medicine results in a dramatically increasing increase in average life expectancy, but a person does not always live his life in health as defined in 2021 by the so-called Tripartite (World healthy organization – WHO, Food and Agriculture Organization of the United Nations – FAO UN, World Organisation for Animal Health, until 2003 Office International des Epizooties – OIE) [1,2]. As life expectancy increases, the number of people suffering from chronic diseases increases exponentially. Chronic diseases associated with old age also include musculoskeletal diseases, and one of the representative diagnoses is osteoporosis and osteoarthritis [2,3,4]. Between 2010 and 2019, the number of osteoporotic patients worldwide increased by 5 million, i.e. to 32 million people who are at risk of an osteoporotic fracture, which is usually the first symptom of this “silent” disease. In the Czech Republic in 2019, 572 thousand people suffered from osteoporosis, while approximately 80 % of them remain untreated (treatment gap). The number of patients with a low-traumatic fracture increased from 72,195 to 91,349 between 2010 and 2019. The most prominent subset are vertebral fractures and fractures of proximal femur, which have a 10 to 30 % risk of death within 12 months of their occurrence [2,4]. Osteoarthritis (OA) is one of the most common joint diseases. The prevalence is not precisely mapped, according to some world and Czech statistics, 40 % of people over 60 and even 80 % of people over 65 suffer from osteoarthritis [5,6]. The most common localization of OA is the knee joints, hip joints, small joints of the hands and joints on the spine, where not only the articular hyaline cartilage is affected, but also the synovium, joint capsule, tendon and ligament attachments, muscle attachments and subchondral bone. In younger people, it is mostly a posttraumatic condition, in older people the influence of genetic, biomechanical, endocrinological, inflammatory agents and factors associated with cartilage aging is assumed [5,6,7]. Especially in the last decade, there is growing evidence linking both of these diseases to cell senescence [7,8].
Replicative senescence is irreversible cell proliferation arrest for somatic cells which can be circumvented in cancers. Cellular senescence is a process, which may play two opposite roles. On the one hand, this is a natural protection of somatic cells against unlimited proliferation and malignant transformation. On the other hand, cellular secretion caused by senescence can stimulate inflammation and proliferation of adjacent cells that may promote malignancy. The main genes controlling the senescence pathways are also well known as tumor suppressors. Almost 140 genes regulate both cellular senescence and cancer pathways. About two thirds of these genes (64%) are regulated by microRNAs. Senescence-associated miRNAs can stimulate cancer progression or act as tumor suppressors. Here we review the role playing by senescence-associated miRNAs in development, diagnostics and treatment of pancreatic cancer.
- MeSH
- lidé MeSH
- mikro RNA * genetika metabolismus MeSH
- nádory slinivky břišní * genetika patologie MeSH
- proliferace buněk genetika MeSH
- stárnutí buněk genetika MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- přehledy MeSH
Cellular senescence is defined as irreversible cell cycle arrest caused by various processes that render viable cells non-functional, hampering normal tissue homeostasis. It has many endogenous and exogenous inducers, and is closely connected with age, age-related pathologies, DNA damage, degenerative disorders, tumor suppression and activation, wound healing, and tissue repair. However, the literature is replete with contradictory findings concerning its triggering mechanisms, specific biomarkers, and detection protocols. This may be partly due to the wide range of cellular and in vivo animal or human models of accelerated aging that have been used to study senescence and test senolytic drugs. This review summarizes recent findings concerning senescence, presents some widely used cellular and animal senescence models, and briefly describes the best-known senolytic agents.
- MeSH
- biologické markery MeSH
- kontrolní body buněčného cyklu MeSH
- poškození DNA MeSH
- stárnutí buněk * genetika MeSH
- stárnutí * genetika MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- přehledy MeSH
The glycoprotein clusterin (CLU) is involved in cell proliferation and DNA damage repair and is highly expressed in tumor cells. Here, we aimed to investigate the effects of CLU dysregulation on two human astrocytic cell lines: CCF-STTG1 astrocytoma cells and SV-40 immortalized normal human astrocytes. We observed that suppression of CLU expression by RNA interference inhibited cell proliferation, triggered the DNA damage response, and resulted in cellular senescence in both cell types tested. To further investigate the underlying mechanism behind these changes, we measured reactive oxygen species, assessed mitochondrial function, and determined selected markers of the senescence-associated secretory phenotype. Our results suggest that CLU deficiency triggers oxidative stress-mediated cellular senescence associated with pronounced alterations in mitochondrial membrane potential, mitochondrial mass, and expression levels of OXPHOS complex I, II, III and IV, indicating mitochondrial dysfunction. This report shows the important role of CLU in cell cycle maintenance in astrocytes. Based on these data, targeting CLU may serve as a potential therapeutic approach valuable for treating gliomas.
- MeSH
- astrocyty * metabolismus patologie MeSH
- klusterin * metabolismus genetika MeSH
- lidé MeSH
- membránový potenciál mitochondrií * fyziologie MeSH
- mitochondrie * metabolismus MeSH
- nádorové buněčné linie MeSH
- oxidační stres fyziologie MeSH
- oxidativní fosforylace MeSH
- poškození DNA MeSH
- proliferace buněk * MeSH
- reaktivní formy kyslíku metabolismus MeSH
- stárnutí buněk * fyziologie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
Staining mice tissues for β-galactosidase activity is a fundamental tool to detect age- or disease-associated cellular senescence. However, reported analyses of positivity for senescence-associated β-galactosidase activity or for other markers of senescence in post-mitotic cells of healthy murine tissues have been fragmentary or inconclusive. Here, we attempted to independently deepen this knowledge using multiple senescence markers within the same cells of wild type mice entering middle age (9 months of age). A histochemistry protocol for the pH-dependent detection of β-galactosidase activity in several tissues was used. At pH 6, routinely utilized to detect senescence-associated β-galactosidase activity, only specific cellular populations in the mouse body (including Purkinje cells and choroid plexus in the central nervous system) were detected as strongly positive for β-galactosidase activity. These post-mitotic cells were also positive for other established markers of senescence (p16, p21 and DPP4), detected by immunofluorescence, confirming a potential senescent phenotype. These data might contribute to understanding the functional relation between the senescence-associated β-galactosidase activity and senescence markers in post-mitotic cells in absence of disease or advanced aging.
- MeSH
- beta-galaktosidasa metabolismus MeSH
- biologické markery metabolismus MeSH
- imunohistochemie MeSH
- koncentrace vodíkových iontů MeSH
- mitóza fyziologie MeSH
- myši inbrední C57BL MeSH
- myši MeSH
- stárnutí buněk fyziologie MeSH
- stárnutí fyziologie MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- myši MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
Tissue homeostasis mainly depends on the activity of stem cells to replace damaged elements and restore tissue functions. Within this context, mesenchymal stem cells and fibroblasts are essential for maintaining tissue homeostasis in skin, in particular in the dermis. Modifications in collagen fibers are able to affect stem cell features. Skin properties can be significantly reduced after injuries or with aging, and stem cell niches, mainly comprising extracellular matrix (ECM), may be compromised. To this end, specific molecules can be administrated to prevent the aging process induced by UV exposure in the attempt to maintain a youngness phenotype. NanoPCL-M is a novel nanodevice able to control delivery of Mediterranean plant myrtle (Myrtus communis L.) extracts. In particular, we previously described that myrtle extracts, rich in bioactive molecules and nutraceuticals, were able to counteract senescence in adipose derived stem cells. In this study, we analyzed the effect of NanoPCL-M on skin stem cells (SSCs) and dermal fibroblasts in a dynamic cell culture model in order to prevent the effects of UV-induced senescence on proliferation and collagen depot. The BrdU assay results highlight the significantly positive effect of NanoPCL-M on the proliferation of both fibroblasts and SSCs. Our results demonstrate that-M is able to preserve SSCs features and collagen depot after UV-induced senescence, suggesting their capability to retain a young phenotype.
- MeSH
- fibroblasty metabolismus MeSH
- fytonutrienty * chemie farmakologie MeSH
- kmenové buňky metabolismus MeSH
- lidé MeSH
- Myrtus chemie MeSH
- nanovlákna chemie MeSH
- rostlinné extrakty * chemie farmakologie MeSH
- stárnutí buněk účinky léků MeSH
- tuková tkáň metabolismus MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
Leaf senescence, accompanied by chlorophyll breakdown, chloroplast degradation and inhibition of photosynthesis, can be suppressed by an exogenous application of cytokinins. Two aromatic cytokinin arabinosides (6-benzylamino-9-β-d-arabinofuranosylpurines; BAPAs), 3-hydroxy- (3OHBAPA) and 3-methoxy- (3MeOBAPA) derivatives, have recently been found to possess high anti-senescence activity. Interestingly, their effect on the maintenance of chlorophyll content and maximal quantum yield of photosystem II (PSII) in detached dark-adapted leaves differed quantitatively in wheat (Triticum aestivum L. cv. Aranka) and Arabidopsis (Arabidopsisthaliana L. (Col-0)). In this work, we have found that the anti-senescence effects of 3OHBAPA and 3MeOBAPA in wheat and Arabidopsis also differ in other parameters, including the maintenance of carotenoid content and chloroplasts, rate of reduction of primary electron acceptor of PSII (QA) as well as electron transport behind QA, and partitioning of absorbed light energy in light-adapted leaves. In wheat, 3OHBAPA had a higher protective effect than 3MeOBAPA, whereas in Arabidopsis, 3MeOBAPA was the more efficient derivative. We have found that the different anti-senescent activity of 3OHBAPA and 3MeOBAPA was coupled to different ethylene production in the treated leaves: the lower the ethylene production, the higher the anti-senescence activity. 3OHBAPA and 3MeOBAPA also efficiently protected the senescing leaves of wheat and Arabidopsis against oxidative damage induced by both H2O2 and high-light treatment, which could also be connected with the low level of ethylene production.
- MeSH
- Arabidopsis účinky léků růst a vývoj metabolismus MeSH
- cytokininy farmakologie MeSH
- ethyleny metabolismus MeSH
- fotosyntéza MeSH
- listy rostlin účinky léků růst a vývoj metabolismus MeSH
- pšenice účinky léků růst a vývoj metabolismus MeSH
- regulátory růstu rostlin farmakologie MeSH
- stárnutí buněk * MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH