Invecchiamento cellulare ed oncosoppressione (I)

1. 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

2. Invecchiamentoedoncosoppressione: 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

4. Cellule tumorali: alterataattivitàedespressionedellatelomerasi • Nelle cellule tumorali, invariabilmente vi é o un’aberranteespressionedellatelomerasi, o meccanismialternativibasatisullaricombinazionecellularecheconsentono di mantenereunalunghezzadeitelomeriadeguata • La inibizionedellatelomerasinelle cellule tumoralipotrebbeportare al verificarsi di una “crisi” in quelle cellule, e a mortecellulare

5. Telomerasiedinvecchiamento • La telomerasié in grado di immortalizzare cellule normalisenzatrasformarle (non è un oncogene) • I fibroblastiumaninormaliingegnerizzati per esprimere la telomerasisono “immortali” • Elisir di lunga vita?

6. Qual é il ruolo dei telomeri nell’invecchiamento? • Lezioni dal topo: iltopo ha telomeri molto lunghi, ma invecchiaugualmente (!!!). Cisonoquindialtrimeccanismicheconcorrono (nell’uomo) e chesonosufficienti per l’invecchiamento • Se vieneeliminata la telomerasineitopi, non avvieneniente per le prime generazioni (telomeriancoralunghi), poi alla 4 generazione I topiiniziano ad invecchiareprecocemente (telomeriaccorciatifino ad innescare la DNA damage response) • Riesprimendo la telomerasi in questitopi “vecchi”, ringiovaniscono!

8. p66Shc Un circuito di segnalazione presente nei mammiferi che collega l’attivitá di p53 alla produzione di ROS ed all’invecchiamento

11. Neitopi p66-/- c’èunaminoreincidenzadellemalattie 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) Early lesion size (mm2) wt(ND) wt(HFT) p66-\-(HFD) p66-\-(ND) wt p66-/-

14. STRESS OSSIDATIVO M e c h a n i s m s o f p 5 3 - i n d u c e d a p o p t o s i s p 5 3 S t r e s s P p 5 3 Ac T r a n s c r i p t i o n a l a c t i v a t i o n o f p66 a p o p t o t i c g e n e s Mitochondri a Cytochrome C releas e Caspase activatio n A p o p t o s i s

15. Genetica dell’invecchiamento:esistono geni che modulano la longevità

16. Invecchiamento nel lievito e nel verme

17. Il ruolo di Sir2 nell’invecchiamento Dal lievito all’uomo

18. Identificazione di Sir-2 nel lievito • Delezione del gene: invecchiamento “precoce” • Iper-espressione del gene: estensione del ciclo replicativo (aumento della longevità)

19. Sir2 is an NAD-dependent histone deacetylase + SIR2 Nicotinamide + ADP-Ribose NAD NAD is not used as an electron acceptor, it is consumed in the reaction

20. Meccanismi molecolari di invecchiamento nel lievito

21. Accumulo di circoletti di rDNA extracromosomale

22. 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.

24. 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)

25. Because it consumes NAD, SIR2 has been proposed to be the monitor that connects metabolism to aging High Calorie Diet NAD is converted to NADH & unavailable for SIR2 Caloric Restriction: Less NAD used in catabolism More available for SIR2 action

27. 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)

28. Caloric restriction increases SIRT1 expression in a variety of rat tissues Cohen HY, et al. Science 305:390-392, 2004.

29. Implicazioni “pratiche”

31. Resveratrol increases NAD-dependent HDAC activity Yeung F, et al. Embo J. 23:2369-2380, 2004

32. 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

33. The French Paradox Cardiovascular Disease • 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 PBRC 2005

34. Il resveratrolo è la soluzione del French Paradox?

35. Il resveratrolo è attivo nel lievito stesso effetto della RC Risultati identici in C. elegans

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

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

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

40. Longevity • 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 PBRC 2005

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

42. In Conclusion… • At present, relatively little is known about the effects of resveratrol in humans PBRC 2005

43. Nel frattempo...

44. 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.

45. Ed oggi…