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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
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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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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
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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?
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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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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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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)
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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
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Genetica dell’invecchiamento:esistono geni che modulano la longevità
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Invecchiamento nel lievito e nel verme
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Il ruolo di Sir2 nell’invecchiamento
Dal lievito all’uomo
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Identificazione di Sir-2 nel lievito
• Delezione del gene: invecchiamento “precoce”• Iper-espressione del gene: estensione del ciclo
replicativo (aumento della longevità)
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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
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Meccanismi molecolari di invecchiamento nel lievito
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Accumulo di circoletti di rDNA extracromosomale
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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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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)
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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
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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)
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Caloric restriction increases SIRT1 expression in a variety of rat tissues
Cohen HY, et al. Science 305:390-392, 2004.
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Implicazioni “pratiche”
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Resveratrol increases NAD-dependent HDAC activity
Yeung F, et al. Embo J. 23:2369-2380, 2004
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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
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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
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Il resveratrolo è la soluzione del French Paradox?
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Il resveratrolo è attivo nel lievito
stesso effetto della RC
Risultati identici in C. elegans
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Il resveratrolo aumenta la sopravvivenza in un piccolo vertebrato (N. furzeri)
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Il resveratrolo (attivatore di SIRT) ha un effetto anti-invecchiamento in modelli animali di dieta ipercalorica
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Il resveratrolo porta il fegato di animali ipercalorici ad un profilo di espressione genica simile al fegato “normale”
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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
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Non prendiamo troppo alla lettera i giornali,neanche quelli scientifici!
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PBRC 2005
• At present, relatively little is known about the effects of resveratrol in humans
In Conclusion…
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Nel frattempo...
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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.
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Ed oggi…