[albert52]

Продолжим.

В то время как путь p53 / p21 cip1, по- видимому, играет ключевую роль в инициации старения, путь с участием p16 и семейства белков ретинобластомы (семейство Rb), по-видимому, играет центральную роль в поддержании клеточного старения. Об этом свидетельствовало снижение уровня p53 после индукции старения, в то время как уровень p16 оставался стабильно высоким. Впрочем, например, когда p53 и pRb одновременно восстанавливались до нормальных уровней в клетках карциномы шейки матки человека, клеточное старение индуцировалось почти во всех клетках.

Вообще, активация пути p16 может быть ответственна за проведение границы между двумя различными фазами старения: ранней, обратимой фазой, в которой доминирует активность p53, и необратимой фазой, индуцированной путем p16 / Rb.
Путь p16 может включать различные белки, принадлежащие к семейству Rb, а именно pRb / p105, p107 и pRb / p130. В прогрессировании старения в клетках человека, по-видимому, основная роль принадлежит Rb2 / p130 посредством репрессии циклина А, при этом классический Rb участвует только на ранних этапах.

Отметим, что INK4a / ARF локус кодирует два критических опухолевых супрессоров, p16INK4 и ARF, которые, в дополнение к их роли в раке, являются важными индукторами клеточного старения. Несмотря на общие экзоны, два белка кодируются в разных рамках считывания, и, как следствие, они не имеют гомологии аминокислот и обладают разными молекулярными функциями. В то время как p16INK4a является ингибитором циклин-зависимых киназ CDK4 и CDK6 (см. выше) и действует путем остановки клеточного цикла на G1, ARF регулирует стабильность p53 посредством инактивации MDM2.
INK4a / АРФ локус, как правило , малоактивен в большинстве тканей у молодых организмов, но активируется со старением. Эпигенетические регуляторы семейства Polycomb ответственны, по крайней мере частично, за низкие уровни экспрессии p16INK4a и ARF в нормальных условиях в молодых тканях.

Существует модель, в которой клетки обладают по крайней мере двумя независимыми часами: один зависит от теломер и в основном регистрирует накопленное число клеточных делений; другие часы зависят от INK4a / ARF и в основном регистрируют воздействие на клетки митогенной стимуляции.

Характерные изменения стареющих клеток включают уплощенную и увеличенную форму клеток, увеличенный лизосомный компартмент и вакуоли, повышенную скорость метаболизма и продукцию активных форм кислорода (АФК),формирование ассоциированного со старением секреторного фенотипа (SASP), ядерные изменения и изменения хроматина, а также устойчивость к апоптотическим стимулам. Так, старение также характеризуется секрецией набора цитокинов и хемокинов, известных как секреторный фенотип, связанный со старением (SASP), а также конститутивно активным NF-kB. В этом отношении было показано, что SASP способствует воспалению.

Следовательно, p53 может действовать как рестриктор и аттенюатор (ступенчатое снижение) воспалительных реакций за счет баланса между p53 и NF-kB.

Динамичное развитие клеточного старения:
1. Первичное старение - индукция пути p53 / p21, индукция антипролиферативной транс -крипционной программы (маркеры BAF57, GADD45 NOTCH1).
2. Развитие старения - путь p53 / p21 и / или p16, высвобождение SASP, морфологические изменения (маркеры п21, п19, п16, LIMA1, Ki-67).
3. Позднее старение - избыточная продукция SASP, ремоделирование хроматина, лизосомная активность, путь p16 (маркеры Il-6, PGC-1β, SA-бета-галактозидаза IFN-I, Ki-67).

Через секрецию SASP стареющие клетки могут влиять на окружающие клетки в различных микросредах. В этом контексте тканеспецифические различия могут влиять на различную экспрессию p53, способствуя определению судьбы клеток после воздействия генотоксического стресса.
Стареющие клетки и SASP могут направлять и способствовать миграции / инвазии раковых клеток в моделях рака щитовидной железы и кожи. Инвазия и метастазирование опухоли также включают нарушение базальной мембраны и ремоделирование ВКМ матриксными металлопротеиназами (ММП), которые часто выражаются как факторы SASP. Хотя старение является барьером для перепрограммирования, паракринная активность стареющих клеток может способствовать экспрессии маркеров стволовых клеток и пролиферации соседних клеток, и IL6 играет ключевую роль в управлении этим процессом.
В целом, стареющие клетки посредством своего SASP могут индуцировать недифференцированные клеточные состояния; в зависимости от контекста это может быть полезным (например, регенерация ткани) или вредным (например, стимулирование клеток, инициирующих опухоль).

При гепатоме активация местной иммунной системы, вызванная старением, также, как было показано, активирует клиренс (снижение числа) предзлокачественных гепатоцитов. Напротив, стареющие клетки также могут способствовать уклонению опухоли от иммунного надзора. Во время старения кожи стареющие стромальные клетки и их SASP (особенно IL6) вызывают увеличение количества супрессивных миелоидных клеток. Кроме того, было показано, что это приводит к ингибированию противоопухолевых Т-клеточных ответов и усилению роста опухоли; все это способствует развитию старческой меланомы.

Наблюдающийся в течение жизни клетки эффект Хейфлика состоит из трех основных «факторов Хейфлика» ( потеря теломер, накопление повреждений ДНК и дерепрессия локуса INK4a / ARF ). Теломеры состоят из повторяющихся элементов ДНК на концах линейных хромосом, которые защищают концы ДНК от деградации и рекомбинации. Из-за внутренней неспособности репликационного аппарата копировать концы линейных молекул, теломеры становятся все короче с каждым раундом деления клетки. В конце концов, теломеры достигают критически короткой длины, ведя себя как двухцепочечные разрывы ДНК, которые активируют белок-супрессор опухоли p53, что приводит к инициированному теломерами старению или апоптозу.

Критически короткие или дисфункциональные теломеры можно рассматривать как особую форму повреждения ДНК, и как таковые они маркируются фосфорилированным гистоном H2AX (γH2AX); впрочем, не все возрастные очаги γH2AX связаны с теломерами.
Принимая во внимание, что старение связано с накоплением окислительного повреждения, можно предположить, что укорочение теломер может отражать не только пролиферативную историю клетки, но также накопление окислительного повреждения.

Теломераза - это рибонуклеопротеин с активностью ДНК-полимеразы, который удлиняет теломеры, но его уровень активности в большинстве тканей взрослого человека недостаточен, чтобы компенсировать прогрессирующее истощение теломер, которое происходит с возрастом.

Так наз. теломерные часы ограничивают не только пролиферацию нормальных нераковых клеток, но также пролиферацию тех клеток, которые уже находятся на пути к неопластической трансформации.
Лучше всего это иллюстрируется тем фактом, что практически все раковые клетки человека приобрели механизмы для поддержания теломер, как правило, за счет экспрессии высоких уровней теломеразы. В исключительных случаях раковые клетки могут поддерживать свои теломеры в отсутствие теломеразы за счет гомологичной рекомбинации между теломерами. Значит теломераза является онкогенным фактором, способствующим прогрессированию опухоли.

Два основных исключения из этой общей тенденции возникают, когда недостаток теломеразы сочетается с недостатком p53 или со сверхэкспрессией теломер-связывающего белка TRF2, который рекрутирует нуклеазу XPF на теломеры и разрушает их. В этих условиях клетки размножаются в присутствии безудержных хромосомных аберраций, что, в свою очередь, способствует развитию рака.

Механизм репарации ошибочного спаривания ДНК, в частности фактор репарации ДНК PMS2, участвует в запуске остановки пролиферации и старения за счет потери теломер в процессе, который, по-видимому, находится выше p21Cip1. Это отделяет функцию пролонгирования укорочения теломер (PMS2- и p21Cip1-зависимую) от противоопухолевой функции укорочения теломер (p53-зависимую, но независимую от p21Cip1).