Genética y genómica de la longevidad y el envejecimiento / Genetics and genomics of longevity and aging

El envejecimiento y la longevidad son procesos que involucran una serie de factores genéticos, bioquímicos y ambientales. En esta revisión se tratan algunas cuestiones sobre estos dos procesos biológicos y epigenéticos. Se presentan los genes más importantes en estos procesos, así como se ejemplifican enfermedades que presentan un aceleramiento o falla en la longevidad y el envejecimiento. Se usa el análisis inteligente de datos para hallar interacciones de proteínas/genes que expliquen estos dos fenómenos biológicos.

Aging and longevity are processes that involve a series of genetic, biochemical and environmental factors. This review addresses some issues about these two biological and epigenetic processes. The most important genes in these processes are presented, as well as diseases that present an acceleration or failure in longevity and aging. Intelligent data analysis is used to find protein/gene interactions that explain these two biological phenomena.

Efecto del factor de crecimiento fibroblástico dos (FGF-2), en la reducción de la senescencia en células madre mesenquimales aisladas de gelatina de Wharton / Fibroblastic growth factor two (FGF-2), in reducing the senescent effect on mesenchymal stem cell isolated from Wharton ́s jelly

Resumen Introducción. Las células madre mesenquimales han generado interés en la ingeniería de tejidos, debido a sus propiedades proliferativas y capacidad de reparación de tejidos, sin embargo, para un trasplante exitoso, es necesario aumentar el número de células mediante un cultivo in-vitro. Durante este proceso la capacidad proliferativa disminuye, provocando cambios en la morfología y funcionalidad celular y afectando la viabilidad del cultivo, este estado se conoce como senescencia celular y como posibles causales, se ha considerado el estrés oxidativo y la falta de factores de crecimiento. Objetivos: Evaluar el efecto de FGF-2 sobre la senescencia de un cultivo de células madre mesenquimales aisladas de gelatina de Wharton y su papel en la regulación del estrés oxidativo. Metodología. Se añadieron dosis de 3,5 y 7,5 ng de FGF-2 al cultivo. Durante los pasajes 5 y 7, se estimó tanto la senescencia celular como la presencia de ROS (especies reactivas de oxígeno). Resultados.Se obtuvo en el pasaje 5, una diferencia significativa del 99,5% entre el control (+) con respecto a los tratamientos con FGF-2, sin embargo, en el pasaje 7 se observó un aumento en la producción de la enzima ß-galactosidasa y cambios morfológicos, confirmando un estado senescente en el cultivo en todos los tratamientos evaluados. Conclusión. Las dosis utilizadas en este estudio contribuyeron positivamente a disminuir el proceso senescente en el cultivo celular, además se determinó, que el FGF-2 puede prolongar el tiempo de cultivo, retardando parcialmente la concentración de especies reactivas de oxígeno

AbstractIntroduction. Mesenchymal stem cells have been generated interest in tissue engineering, due to their proliferative properties and tissue repair capacity, however, for a successful transplant process, it is necessary to increase the number of cells in a culture expansion process. During this process the proliferative capacity is limited, causing changes in cell morphology and functionality affecting the viability of the culture, this state is known as cell senescence. Oxidative stress and deregulation of growth factors are considered as reasons. Aims. To evaluate the effect of FGF-2 on the senescence of a mesenchymal stem cells culture isolated from Wharton ́s jelly and its role in the regulation of oxidative stress. Methodology: 3,5 and 7,5 ng doses of FGF-2 were added to the culture medium from passage 2, then the senescence of the culture was evaluated and the presence of reactive oxygen species was determined during passages 5 and 7. Results. We observed that in passage 5, there is a significant difference 99.5% between the control (+) concerning the FGF-2 treatments, however, in passage 7, an increase in the production of the enzyme ß-galactosidase was observed and changes in morphology such as: increase in size and elongated shape of the cell, confirming a senescent state on the culture in all the treatments evaluated. Conclusion. The doses used in this study contributed positively to decrease this process in a cell culture, also, the FGF- 2 can prolong the cultivation time, partially decreasing the concentration of reactive oxygen species

Comparison of senescence progression in mesenchymal cells from human umbilical cord walls measured by immunofluorescence and flow cytometry of p16 and p21 / Comparação da progressão da senescência em células mesenquimais de parede de cordão umbilical humano medida por imunofluorescência e citometria de fluxo de p16 e p21

ABSTRACT Objective To follow the expansion of mesenchymal stem cells from umbilical cords by two classic senescence markers, p16 (INK4A) and p21 (CDKN1A), using practical, fast, and less expensive methods than the gold standard Western blotting technique, to evaluate its applicability in the laboratory. Methods Mesenchymal stem cells from umbilical cords were isolated from Wharton's jelly and, after quality control, morphological and immunophenotypic characterization by flow cytometry, were expanded in culture until coming close to cell cycle arrest (replicative senescence). Results A comparison was made between young cells, at passage 5, and pre-senescent cells, at passage 10, evaluating the protein expression of the classic cell senescence markers p16 and p21, comparing the results obtained by Western blotting with those obtained by flow cytometry and indirect immunofluorescence. Conclusion Follow-up of cell cultures, through indirect p16 immunofluorescence, allows the identification of mesenchymal stem cells from umbilical cord cultures at risk of reaching replicative senescence.

RESUMO Objetivo Acompanhar a expansão de células-tronco mesenquimais de cordão umbilical por dois marcadores clássicos de senescência, p16 (INK4A) e p21 (CDKN1A), usando métodos práticos, rápidos e com custo menor do que a técnica padrão-ouro de Western blotting, para avaliar sua aplicabilidade em laboratório. Métodos Células-tronco mesenquimais de cordão umbilical foram isoladas da geleia de Wharton e, após controle de qualidade e caracterização morfológica e imunofenotípica por citometria de fluxo, foram expandidas em cultura, até chegarem próximas à parada do ciclo celular (senescência replicativa). Resultados Foi feita a comparação entre células jovens, na passagem 5, e células pré-senescentes, na passagem 10, avaliando a expressão proteica dos marcadores clássicos de senescência celular p16 e p21, comparando os resultados obtidos por Western blotting com os obtidos por citometria de fluxo e imunofluorescência indireta. Conclusão O seguimento de culturas celulares, por meio da imunofluorescência indireta de p16, permite identificar as culturas de células-tronco mesenquimais de cordão umbilical em risco de atingirem a senescência replicativa.

Serum Sirtuin 1, 3 and 6 Levels in Acute Myocardial Infarction Patients / Níveis de Sirtuína 1, 3 e 6 em Pacientes com Infarto Agudo do Miocárdio

Abstract Background: Sirtuins may act in many cellular processes like apoptosis, DNA repair and lipid/glucose metabolism. Experimental studies suggested some sirtuin types may have protective effects against endothelial dysfunction, atherosclerosis, cardiac hypertrophy and reperfusion injury. Data about sirtuins in acute myocardial infarction (AMI) patients are scarce. Objectives: To investigate temporal changes of serum sirtuin 1,3 and 6 levels in AMI patients; to compare the serum sirtuin 1,3 and 6 levels between AMI patients and control subjects; and to investigate the association of serum sirtuin 1,3 and 6 levels with prognostic markers of AMI. Methods: Forty patients with AMI and 40 patients with normal coronary arteries were included. Left ventricular ejection fraction (LVEF), serum proBNP, CRP, sirtuin1, sirtuin 3 and sirtuin 6 levels were processed. Peak troponin T levels, GRACE score, first day / second day sirtuin levels were recorded of AMI patients. A p value < 0.05 was considered statistically significant. Results: Serum sirtuin 1,3 and 6 levels in AMI patients were similar to those in normal coronary patients. No temporal change in serum sirtuin 1,3 and 6 levels were found in AMI course. No correlation was evident between the sirtuin levels and the following parameters: proBNP, CRP, peak troponin and LVEF. Baseline sirtuin 1 and 6 levels were positively correlated with reperfusion duration. Baseline sirtuin 3 levels were negatively correlated with GRACE score. Conclusion: Serum sirtuin 1,3 and 6 levels in AMI patients were similar to those in normal coronary patients. This study does not represent evidence of the possible protective effects of sirtuin1, 3 and 6 in AMI patients.

Resumo Fundamento: As sirtuínas podem atuar em muitos processos celulares, como a apoptose, reparo de DNA e metabolismo de lipídios e de glicose. Estudos experimentais sugeriram que alguns tipos de sirtuínas possam ter efeitos protetores contra disfunção endotelial, aterosclerose, hipertrofia cardíaca e lesão decorrente de reperfusão. Dados sobre as sirtuínas em pacientes com infarto agudo do miocárdio (IAM) são escassos. Objetivos: Avaliar as mudanças temporais dos níveis de sirtuína 1, 3 e 6 entre pacientes com IAM e indivíduos controles; investigar a associação entre os níveis de sirtuína 1, 3 e 6 e marcadores prognósticos de IAM. Métodos: Quarenta pacientes com IAM e 40 pacientes com artérias coronárias normais foram incluídos. Foram avaliados fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE), concentrações séricas de pró-BNP, proteína C-reativa, sirtuína 1, sirtuína 3 e de sirtuína 6. Pico de troponina T, escore GRACE, concentrações de sirtuínas no primeiro e no segundo dia foram registrados dos pacientes com IAM. Um valor de p<0,05 foi considerado estatisticamente significativo. Resultados: Os níveis de sirtuína 1, 3 e 6 em pacientes com IAM foram similares aos de pacientes com coronária normal. Não foram observadas mudanças temporais nos níveis de sirtuína 1, 3 e 6 no curso do IAM. Nenhuma correlação evidente foi observada dos níveis de sirtuína com os seguintes parâmetros: pró-BNP, proteína C-reativa, pico de troponina e FEVE. Níveis basais de sirtuína 1 e 6 apresentaram correlação positiva com a duração da reperfusão. Os níveis basais de sirtuína 3 correlacionaram-se negativamente com o escore GRACE. Conclusão: Os níveis de sirtuína 1, 3 e 6 em pacientes com IAM foram similares aos de pacientes com artérias coronárias normais. Este estudo não apresenta evidência de possíveis efeitos protetores da sirtuína 1, 3 e 6 em pacientes com IAM.

Ácido ascórbico intracelular diminui a indução à senescência celular, mas não a apoptose em fibroblastos expostos a concentrações subtóxicas de H2O2 / Intracellular ascorbic acid reduces the induction of cellular senescence, but not apoptosis in fibroblastos exposed to sub toxic concentrations of H2O2

Introdução: As espécies reativas de oxigênio (EROs) são produzidas durante o metabolismo normal das células, tendo funções fisiológicas, como a sinalização celular. Porém, em uma situação que leve o organismo à produção exagerada de EROs, temos o chamado estresse oxidativo, que tem ação deletéria às células, podendo levar a apoptose ou senescência celular. A vitamina C é um dos principais a gentes antioxidantes do organismo, atuando em todas as formas de estresse oxidativo. Método: Isolamento e cultivo de fibroblastos humanos dérmico em seis grupos: controle, Vitamina C +, Vitamina C -, H2O2, Vitamina C + H2O2, Vitamina C - H2O2. Os fibroblastos foram submetidos ao estresse oxidativo pela suplementação de H2O2 ao meio de cultura por 2 horas. Foram avaliadas proliferação pelo MTT, senescência celular pela marcação da enzima beta-galoctosidase, apoptose celular e liberação de radicais livres por citometria de fluxo. Resultados: O peróxido de hidrogênio aumentou significantemente a senescência celular e a apoptose nos fibroblastos, enquanto a vitamina C diminuiu significantemente a indução a senescência celular somente no estado intracelular. Conclusões: O ácido ascórbico não protegeu os fibroblastos humanos dérmicos cultivados contra o estresse oxidativo induzido pelo H2O2. O ácido ascórbico intracelular levou à diminuição da indução à senescência celular.

Introduction: Reactive oxygen species (ROS) are produced during normal metabolism of cells, with physiological functions such as cell signaling. But in a situation that causes the body to ROS overproduction, we have the so-called oxidative stress, which has deleterious effects on cells, leading to apoptosis or cellular senescence. Vitamin C is one of the main antioxidants in the body, working in all forms of oxidative stress. Methods: Isolation and culture of human dermal fibroblasts in six groups: control, + Vitamin C, - Vitamin C, H2O2, H2O2 + Vitamin C, H2O2 – Vitamin C. The fibroblasts were subjected to oxidative stress by supplements H2O2 to the culture medium for 2 hours. Were evaluated by MTT proliferation assay, cellular senescence by marking the enzyme beta-galactosidade, apoptosis and release of free radicals by flow cytometry. Results: Hydrogen peroxide significantly increased cellular senescence and apoptosis in fibroblasts, while vitamin C decreased significantly the induction of cellular senescence, just in the intracellular state. Conclusions: Ascorbic Acid did not protect cultured human dermal fibroblasts against oxidative stress induced by H2O2. Ascorbic acid has led to decreased intracellular induction of cellular senescence.

Técnicas para la detección de apoptosis y senescencia celular in vitro y su importancia en biotecnología de la salud / Techniques for detection of Apoptosis and Cellular Senescence in vitro and its importance in Health Biotechnology

Se presenta una revisión bibliográfica sobre las principales técnicas de detección de los niveles de apoptosis y senescencia celular para aplicación en cultivo de células animales y humanas, dada la importancia de establecer la metodología más adecuada para su implementación en investigación biológica y biomédica que usa este tipo de células como medios de diagnóstico, experimentación y obtención de alternativas terapéuticas. Existe la necesidad de aplicar técnicas estandarizadas para evaluación y monitoreo del cultivo de células ya que esto garantiza la calidad del mismo cuando este tiene aplicación en el campo clínico. La apoptosis y la senescencia celular se perfilan como parámetros biológicos idóneos para esta valoración. La apoptosis se considera una forma de muerte celular que, a diferencia de la necrosis, es ordenada, programada y dependiente de energía, que implica la activación de un grupo de enzimas proteolíticas denominadas caspasas y una cascada molecular intracelular hasta la desaparición completa de la célula. La senescencia celular se define como la pérdida irreversible de la capacidad proliferativa de la célula que al mismo tiempo se encuentra en un estado metabólicamente activo. Se muestra una comparación entre las técnicas de detección de estos fenómenos y, finalmente, se enfatiza en la opción de implementar multiensayos para una determinación más sensible y rigurosa de apoptosis y senescencia celular in vitro.

This article reviews the main techniques for detecting apoptosis and cell senescence levels for application in animal and human cell cultures, given the importance of establishing the most appropriate methodology for implementing them in biological and biomedical research which uses these kinds of cell for diagnosis, research and in therapeutic alternatives. There is a need for implementing standardised techniques for assessing and monitoring cell cultures as this guarantees culture quality if they can be applied in the clinical field. Apoptosis and cell senescence appear to be good biological parameters for such evaluation. Apoptosis is considered to be a form of organised and programmed cell death, unlike necrosis; this process is energydependent, implying the activation of proteolytic enzymes called caspases and an intracellular molecular cascade until a cell completely disappears. Cell senescence is defined as being the irreversible loss of a cell’s proliferative capacity whilst still metabolically active. This analysis contrasts techniques for detecting such phenomenon and emphasises the possibility of implementing multiassays for a more sensitive and rigorous determination of in vitro apoptosis and cell senescence.