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

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

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

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?

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!

p66Shc

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

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 12-13 weeks. Atherosclerotic lesions were then evaluated by computer-assisted image analysis and immunohistochemistry revealing oxidation-specific epitopes of Ox-LDL (mAb EO6)

wt p66-/-

Earl

y lesio

n s

ize

(mm

2)

wt(ND) wt(HFT) p66-\-(ND) p66-\-(HFD)

Apoptosis

Cytochrome C release

Mitochondria

Caspase activation

p53

Tran s criptional activation ofapoptoti c ge nes

Mechanism s of p53-induced apoptosi s

Stres s

p53

P

Ac

STRESS OSSIDATIVO

Genetica dell’invecchiamento:esistono geni che modulano la longevità

Invecchiamento nel lievito e nel verme

Il ruolo di Sir2 nell’invecchiamento

Dal lievito all’uomo

Identificazione di Sir-2 nel lievito

• Delezione del gene: invecchiamento “precoce”• Iper-espressione del gene: estensione del ciclo

replicativo (aumento della longevità)

SIR2

NAD Nicotinamide+ ADP-Ribose

Sir2 is an NAD-dependent histone deacetylase

+

NAD is not used as an electron acceptor, it is consumed in the reaction

Meccanismi molecolari di invecchiamento nel lievito

Accumulo di circoletti di rDNA extracromosomale

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.

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)

Because it consumes NAD, SIR2 has been proposed to be the monitor that connects metabolism to aging

High Calorie DietNAD is converted to NADH & unavailable for SIR2

Caloric Restriction:Less NAD used in catabolismMore available for SIR2 action

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)

Caloric restriction increases SIRT1 expression in a variety of rat tissues

Cohen HY, et al. Science 305:390-392, 2004.

Implicazioni “pratiche”

Resveratrol increases NAD-dependent HDAC activity

Yeung F, et al. Embo J. 23:2369-2380, 2004

PBRC 2005

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

The French Paradox

• 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

Cardiovascular Disease

Il resveratrolo è la soluzione del French Paradox?

Il resveratrolo è attivo nel lievito

stesso effetto della RC

Risultati identici in C. elegans

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

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

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

PBRC 2005

• 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

Longevity

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

PBRC 2005

• At present, relatively little is known about the effects of resveratrol in humans

In Conclusion…

Nel frattempo...

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.

Ed oggi…