Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Молекулярная медицина1728-29182499-9490Russkiy Vrach Publishing House67729010.29296/24999490-2024-06-06Original researchОригинальные исследованияResearch ArticleMolecular mechanisms of the geroprotective action of magnesium hyaluronan in inflamaging human skin fibroblastsМолекулярные механизмы геропротекторного действия гиалуронана магния при инфламэйджинге фибробластов кожи человекаhttps://orcid.org/0009-0007-0961-3515BelovaYulia IgorevnaБеловаЮлия Игоревна
Russian Federation

laboratory assistant at the Research Laboratory of Molecular Pathology of the Translational Biomedicine Department

лаборант-исследователь научно-исследовательской лаборатории молекулярной патологии отдела трансляционной биомедицины

bi.day.eddie@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-8134-5104MironovaEkaterina SergeevnaМироноваЕкатерина Сергеевна
Russian Federation

Head of the Research Laboratory of Molecular Neuroimmunoendocrinology of the Department of Translational Biomedicine, Candidate of Biological Sciences

руководитель научно-исследовательской лаборатории молекулярной нейроиммуноэндокринологии отдела трансляционной биомедицины, кандидат биологических наук

katerina.mironova@gerontology.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9518-2916ZubarevaTatyana StanislavovnaЗубареваТатьяна Станиславовна
Russian Federation

Head of the Research Laboratory of Molecular Pathology of the Department of Translational Biomedicine, Candidate of Biological Sciences

руководитель научно-исследовательской лаборатории молекулярной патологии отдела трансляционной биомедицины, кандидат биологических наук

molpathol@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6833-6243DrobintsevaAnna OlegovnaДробинцеваАнна Олеговна
Russian Federation

Senior Researcher at the Research Laboratory of Molecular Neuroimmunoendocrinology of the Department of Translational Biomedicine, Candidate of Biological Sciences

старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории молекулярной нейроиммуноэндокринологии отдела трансляционной биомедицины, кандидат биологических наук

info@spbniif.ruhttps://orcid.org/0009-0001-3227-4415ZnatdinovDamir IldusovichЗнатдиновДамир Ильдусович
Russian Federation

Junior Researcher

младший научный сотрудник

d.znatdinov@nicgk.comFederal State Budgetary Institution “St. Petersburg Scientific Research Institute of Phthisiopulmonology” of the Ministry of Health of the Russian FederationФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Минздрава РоссииANO SIC “St. Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology”АНО НИЦ «Санкт-Петербургский Институт биорегуляции и геронтологии»Saint Petersburg State University,Санкт-Петербургский государственный университетSt. Petersburg State Pediatric Medical University of the Ministry of Health of the Russian FederationФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава РоссииANO “Scientific Research Center of Hyaluronic Acid”АНО «Научно-исследовательский центр гиалуроновой кислоты»1512202422652601703202517032025Copyright ©; 2024, Russkiy Vrach Publishing HouseCopyright ©; 2024, ИД "Русский врач"2024Russkiy Vrach Publishing HouseИД "Русский врач"https://journals.eco-vector.com/1728-2918/article/view/677290

Introduction. The study of the molecular mechanisms of skin aging is one of the key problems of dermatocosmetology. Inflamaging is a chronic low–level inflammation that occurs with age. This condition is characterized by a change in the expression of proteins involved in the processes of aging and skin regeneration. Hyaluronic acid preparations containing metals have shown their geroprotective effect in the conditions of inflamaging.

The aim of the studyto identify key biomarkers of cell aging (the development of inflamaging), as well as to study the effect of a hyaluronic acid-based drug with the presence of magnesium in chelated form (Magniderm-09) on human skin fibroblasts in an inflamaging model to assess its possible geroprotective effect.

Material and methods. The study was performed on a culture of skin fibroblasts in a model of inflamaging induced by genotoxic stress. To assess the expression of molecular markers, immunohistochemical analysis of levels of Ki-67, collagen I, III and IV, LOX, ubiquitin, CCN1, IL-8, MMP-3, NF-kB, SIRT1, CD44 was performed.

Results. The modeling of inflamaging revealed a decrease in the expression of Ki-67, all types of collagen, LOX, CCN1, SIRT1, CD44, as well as an increase in proinflammatory cytokines – IL-8, NF-kB, MMP-3 and ubiquitin. Administration of the drug "Magniderm-09" returned expression levels to normal values, which indicates its geroprotective effect.

Conclusion. A correlation has been revealed between the chemical composition of a hyaluronic acid-based hydrogel preparation with the presence of magnesium in chelated form and the molecular biological changes accompanying the process of cellular aging.

Введение. Исследование молекулярных механизмов старения кожи являются одной из ключевых проблем дерматокосметологии. Инфламэйджинг – хроническое низкоуровневое воспаление, возникающее с возрастом. Данное состояние характеризуется изменением экспрессии белков, участвующих в процессах старения и регенерации кожи. Препараты гиалуроновой кислоты (ГК) с содержанием металловпоказали свое геропротекторное действие в условиях инфламэйджинга.

Цель исследования – выявление ключевых биомаркеров старения клеток (развития инфламэйджинга), а также изучение эффекта воздействия препарата на основе ГК с присутствием магния в хелатной форме (Магнидерм-09) на фибробласты кожи человека в модели инфламэйджинга для оценки его возможного геропротекторного действия.

Материал и методы. Исследование проводили на культуре фибробластов кожи в модели инфламэйджинга, индуцированного генотоксическим стрессом. Для оценки экспрессии молекулярных маркеров проводили иммуногистохимический анализ уровней Ki-67, коллагена I, III и IV, LOX, убиквитинa, CCN1, IL-8, MMP-3, NF-κB, SIRT1, CD44.

Результаты. При моделировании инфламэйджинга выявлено понижение экспрессии Ki-67, всех типов коллагена, LOX, CCN1, SIRT1, CD44, а также повышение провоспалительных цитокинов – IL-8, NF-κB, MMP-3 и убиквитина. Введение препарата «Магнидерм-09» возвращало уровни экспрессии к нормальным значениям, что свидетельствует о его геропротекторном действии.

Заключение. Выявлена корреляция между химическим составом гидрогелевого препарата на основе ГК с присутствием магния в хелатной форме и молекулярно-биологическими изменениями, сопровождающими процесс клеточного старения.

skin agingneuroimmunoendocrinologyinflamagingmagniderm-09genotoxic stressстарение кожинейроиммуноэндокринологияинфламэйджингмагнидерм-09генотоксический стрессFranceschi C., Campisi J. Chronic inflammation (inflammaging) and its potential contribution to age-associated diseases. J. Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2014; 69 (1): 4–9. DOI: 10.1093/gerona/glu057Li X., Li C., Zhang W., Wang Y., Qian P., Huang H. Inflammation and aging: signaling pathways and intervention therapies. Signal Transduct Target Ther. 2023; 8 (1): 239. DOI: 10.1038/s41392-023-01502-8Jeon Y.J., Park J.H., Chung C.H. Interferon-Stimulated Gene 15 in the Control of Cellular Responses to Genotoxic Stress. Mol. Cells. 2017; 40 (2): 83–9. DOI: 10.14348/molcells.2017.0027Umar S.A., Tasduq S.A. Integrating DNA damage response and autophagy signalling axis in ultraviolet-B induced skin photo-damage: a positive association in protecting cells against genotoxic stress. RSC Adv. 2020; 10 (60): 36317–36. DOI: 10.1039/d0ra05819jGuo X., Hintzsche H., Xu W., Ni J., Xue J., Wang X. Interplay of cGAS with micronuclei: Regulation and diseases. Mutat Res Rev Mutat Res. 2022; 790: 108440. DOI: 10.1016/j.mrrev.2022.108440Abe T., Barber G.N. Cytosolic-DNA-mediated, STING-dependent proinflammatory gene induction necessitates canonical NF-κB activation through TBK1. J. Virol. 2014; 88 (10): 5328–41. DOI: 10.1128/JVI.00037-14Gruber F., Kremslehner C., Eckhart L., Tschachler E. Cell aging and cellular senescence in skin aging – Recent advances in fibroblast and keratinocyte biology. Exp Gerontol. 2020; 130: 110780. DOI: 10.1016/j.exger.2019.110780Cichorek M., Wachulska M., Stasiewicz A., Tymińska A. Skin melanocytes: biology and development. Postepy Dermatol Alergol. 2013; 30 (1): 30–41. DOI: 10.5114/pdia.2013.33376Oss-Ronen L., Cohen I. Epigenetic regulation and signalling pathways in Merkel cell development. Exp Dermatol. 2021; 30 (8): 1051–64. DOI: 10.1111/exd.14415Russell-Goldman E., Murphy G.F. The Pathobiology of Skin Aging: New Insights into an Old Dilemma. Am. J. Pathol. 2020; 190 (7): 1356–69. DOI: 10.1016/j.ajpath.2020.03.007Pilkington S.M., Bulfone-Paus S., Griffiths C.E.M., Watson R.E.B. Inflammaging and the Skin. J Invest Dermatol. 2021; 141 (4S): 1087–95. DOI: 10.1016/j.jid.2020.11.006Хабаров В.Н. Коллаген в косметической дерматологии. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2018; 248. ISBN 978-5-9704-4576-1. [Khabarov V.N. Collagen in cosmetic dermatology. Moscow: GEOTAR-Media, 2018; 248. ISBN 978-5-9704-4576-1 (in Russian)]Fujimoto E., Tajima S. Reciprocal regulation of LOX and LOXL2 expression during cell adhesion and terminal differentiation in epidermal keratinocytes. J. Dermatol Sci. 2009; 55 (2): 91–8. DOI: 10.1016/j.jdermsci.2009.03.010Imbert I., Gondran C., Oberto G., Cucumel K., Dal Farra C., Domloge N. Maintenance of the ubiquitin-proteasome system activity correlates with visible skin benefits. Int J. Cosmet Sci. 2010; 32 (6): 446–57. DOI: 10.1111/j.1468-2494.2010.00575.xQuan T., Xiang Y., Liu Y. et al. Dermal Fibroblast CCN1 Expression in Mice Recapitulates Human Skin Dermal Aging. J. Invest Dermatol. 2021; 141 (4S): 1007–16. DOI: 10.1016/j.jid.2020.07.019Jurk D., Wilson C., Passos J.F. et al. Chronic inflammation induces telomere dysfunction and accelerates ageing in mice. Nat Commun. 2014; 2: 4172. DOI: 10.1038/ncomms5172Голубцова Н.Н., Филиппов Ф.Н., Гунин А.Г. Возрастные изменения содержания сиртуина 1 в фибробластах дермы человека. Успехи геронтологии. 2017; 30 (3): 375–80. [Golubtsova N.N., Filippov F.N., Gunin A.G. Age-related changes in the content of sirtuin 1 in human dermal fibroblasts. The successes of gerontology. 2017; 30 (3): 375–80 (in Russian)].Rios de la Rosa, Julio & Tirella, Annalisa & Tirelli, Nicola. Receptor-Targeted Drug Delivery and the (Many) Problems We Know of: The Case of CD44 and Hyaluronic Acid. Advanced Biosystems. 2018; 2. DOI: 10.1002/adbi.201800049.Хабаров В.Н., Пальцев М.А., Родичкина В.Р. Молекулярная косметология. Сигнальные механизмы старения кожи, таргетная профилактика и терапия. Санкт-Петербург: Эко-Вектор, 2021; 191. [Khabarov V.N., Paltsev M.A., Rodichkina V.R. Molecular cosmetology. Signaling mechanisms of skin aging, targeted prevention and therapy. Saint Petersburg: Eco-Vector, 2021; 191 (in Russian)]Dominguez L.J., Veronese N., Barbagallo M. Magnesium and the Hallmarks of Aging. Nutrients. 2024; 16 (4): 496. DOI: 10.3390/nu16040496.