Inflamaging - молекулярно-клеточные механизмы старения женской репродуктивной системы
- Авторы: Родичкина В.Р1, Кветной И.М2,3, Полякова В.О2,3,4
-
Учреждения:
- АННО ВО НИЦ «Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии» СЗО РАН
- ФГБНУ «НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта»
- ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»
- Санкт-Петербургский медико-социальный институт
- Выпуск: Том 17, № 3 (2019)
- Страницы: 8-14
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/1728-2918/article/view/113086
- DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2019-03-02
- ID: 113086
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Старение - сложный биологический процесс, основным аспектом которого является накопление соматических изменений в организме в течение жизни. Поздний репродуктивный возраст ассоциирован с бесплодием и возможными осложнениями наступления и течения беременности. Старение на клеточном и органном уровнях негативно влияет на репродуктивную функцию. Доказано, что иммунные клетки играют ключевую роль в функционировании репродуктивной системы, наступлении и течении беременности. Стареющие клетки экспрессируют провоспалительные цитокины, факторы роста и матриксные металлопротеиназы, которые в совокупности называются ассоциированным со старением секреторным фенотипом (SASP). Такие клетки жизнеспособны in vitro - в отличие от апоптотических клеток, которые подвергаются запрограммированной клеточной гибели. В 2014 г. C. Franceschi предложен новый термин «inflamaging» (инфламэйджинг), который характеризует хронический, слабовыраженный воспалительный процесс в разных органах при их старческой инволюции, протекающий бессимптомно и являющийся деструктивным для организма. По основным признакам инфламэйджинг значительно отличается от острого воспаления. Наиболее изученными маркерами иммунологического старения являются NF-kB, интерлейкины (ИЛ) 1, 6,18, фактор некроза опухоли-а (TNFa). В настоящем обзоре рассматривается влияние клеточного, «воспалительного» и иммунного старения на репродуктивную функцию женщин.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
В. Р Родичкина
АННО ВО НИЦ «Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии» СЗО РАН
И. М Кветной
ФГБНУ «НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта»; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»доктор медицинских наук, профессор
В. О Полякова
ФГБНУ «НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта»; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»; Санкт-Петербургский медико-социальный институтдоктор биологических наук, профессор РАН
Список литературы
- Franceschi C., Campisi J. Chronic inflammation (Inflammaging) and its potentional contribution to age-associated Deseases. Biological Science. 2014; 1: 4-9. https://doi.org/10.1093/ gerona/glu057
- Hayflick L. The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains. Experimental Cell Research. 1965; 37: 614-36. https://doi.org/10.1016/ 0014-4827(65)90211-9
- Sousa-Victor P., Gutarra S., Garcia-Prat L., Rodriguez-Ubreva J., Ortet L., Ruiz-Bonilla V., Jardi M., Ballestar E., Gonzalez S., Serrano A.L. Geriatric muscle stem cells switch reversible quiescence into senescence. Nature. 2014; 506: 316-21. https://doi.org/10.1038/nature13013
- Baker D., Childs B., Durik M., Wijers M., Sieben C., Zhong J., Saltness R., Jeganathan K., Verzosa G., Pezeshki A. Naturally occurring p16(Ink4a)-posi-tive cells shorten healthy lifespan. Nature. 2016; 530: 184-9. https://doi.org/10.1038/nature16932
- Wiley C., Velarde M., Lecot P., Liu S., Sarnoski E., Freund A., Shirakawa K., Lim H., Davis S., Ramanathan A. Mitochondrial dysfunction induces senescence with a distinct secretory phenotype. Cell Metabolism. 2016; 23: 303-14. https://doi.org/10.1016/ j.cmet.2015.11.011
- Davalos A., Kawahara M., Malhotra G., Schaum N., Huang J., Ved U., Beausejour C., Coppe J-P, Rodier F. p53-dependent release of Alarmin HMGB1 is a central mediator of senescent phenotypes. J. of Cell Biology. 2013; 201: 613-29. https://doi.org/10.1083/ jcb.201206006
- Childs B., Baker D., Kirkland J., Campisi J. van Deursen J. Senescence and apopto-sis: dueling or complementary cell fates? EMBO Reports. 2014; 15: 1139-53. https://doi. org/10.15252/embr.201439245
- Coppe J., Patil C., Rodier F., Sun Y., Munoz D., Goldstein J., Nelson P., Desprez P. Campisi J. Senescence-associated secretory phenotypes reveal cell-nonautonomous functions of oncogenic RAS and the p53 tumor suppressor. PLoS Biology. 2008; 6: 2853-68. https://doi. org/10.1371/journal.pbio.0060301
- Xu M., Tchkonia T., Ding H., Ogrodnik M., Lubbers E., Pirtskhalava T, White T, Johnson K., Stout M., Mezera V. JAK inhibition alleviates the cellular senescence-associated secretory phenotype and frailty in old age. PNAS. 2015; 112: 6301-10. https://doi.org/10.1073/pnas.1515386112
- Baker D., Wijshake T., Tchkonia T, LeBrasseur N., Childs B., van de Sluis B., Kirkland J., van Deursen J. Clearance of p16Ink4a-positive senescent cells delays ageing-associated disorders. Nature. 2011; 479: 232-6. https://doi. org/10.1038/nature10600
- Storer M., Mas A., Robert-Moreno A., Pecoraro M., Ortells M., Di Giacomo V., Yosef R., Pilpel N., Krizhanovsky V., Sharpe J. Senescence is a developmental mechanism that contributes to embryonic growth and patterning. Cell. 2013; 155: 1119-30. https://doi.org/10.1016/j. cell.2013.10.041
- Ishii N., Maruyama N. Biology of aging. Dojin Bioscience Series. 2014; 67-83. https://doi. org/10.1186/s40834-017-0050-9
- Gruver A., Hudson L., Sempowski G. Immu-nosenescence of ageing. J. Pathol. 2007; 211: 144-56. https://doi.org/10.1002/path.2104
- Carneiro L., Cronin J., Sheldon I. Mechanisms linking bacterial infections of the bovine endometrium to disease and infertility. Reprod Biol. 2016; 16: 1-7. https://doi.org/10.1016/j. repbio.2015.12.002
- Cano F, Simon C., Remohi J., Pellicer A. Effect of aging on the female reproductive system: evidence for a role of uterine senescence in the decline in female fecundity. FertilSteril. 1995; 64: 584-9. https://doi.org/10.1186/ s40834-017-0050-9.
- Carnevale E., Ginther O.J. Relationships of age to uterine function and reproductive efficiency in mares. Theriogenology 1992; 37: 1101-15. https://doi.org/10.1111/rda.13396
- Laser J., Lee P., Wei J.J. Cellular senescence in usual type uterine leiomyoma. FertilSteril. 2010; 93: 2020-6. D0I:10.1016/j.fertnstert.2010.08.012
- Tanikawa N., Ohtsu A., Kawahara-Miki R., Kimura K., Matsuyama S., Iwata H., Kuwayama T., Shirasuna K. Age-associated mRNA expression changes in bovine endometrial cells in vitro. Reprod Biol Endocrinol. 2017; 15: 63. https://doi.org/10.1186/s12958-017-0284-z
- Pellicer A., Simon C., Remohi J. Effects of aging on the female reproductive system. Hum Reprod. 1995; 10: 77-83. https://doi. org/10.1186/s40834-017-0050-9
- Hirota Y., Daikoku T., Tranguch S., Xie H., Bradshaw H., Dey S. Uterinespecific p53 deficiency confers premature uterine senescence and promotes preterm birth in mice. J. Clin. Invest. 2010; 120: 803-15. https://doi.org/10.1172/ JCI40051
- Ulbrich S., Zitta K., Hiendleder S., Wolf E. In vitro systems for intercepting early embryo-maternal cross-talk in the bovine oviduct. Theriogenology. 2010; 73: 802-16. https://doi. org/10.1016/j.theriogenology.2009.09.036
- Halbert S., Tam P., Blandau R. Egg transport in the rabbit oviduct: the roles of cilia and muscle. Science. 1976; 191: 1052-3. https:// doi.org/10.1126/science.1251215
- Yan J., Akutsu H., Satoh Y. The morphological and functional observation of the gap junction proteins in the oviduct epithelia in young and adult hamsters. Okajimas Folia Anat Jpn. 2011; 88: 57-64. https://doi.org/10.1186/ s40834-017-0050-9
- Tanaka H., Ohtsu A., Shiratsuki S., Kawahara-Miki R., Iwata H., Kuwayama T., Shirasuna K. Age-dependent changes in inflammation and extracellular matrix in bovine oviduct epithelial cells during the post-ovulatory phase. Mol Reprod Dev. 2016; 83: 815-26. https://doi. org/10.1002/mrd.22693.
- Uri-Belapolsky S., Shaish A., Eliyahu E., Grossman H., Levi M., Chuderland D., Ninio-Many L., Hasky N., Shashar D., Almog T., Kandel-Kfir M., Harats D. Interleukin-1 deficiency prolongs ovarian lifespan in mice. Proc Natl Acad Sci USA. 2014; 111: 12492-7. https://doi. org/10.1073/pnas.1323955111.
- Clerigues V., Guillen M., Castejon M., Gomar F., Mirabet V., Alcaraz M. Heme oxygenase-1 mediates protective effects on inflammatory, catabolic and senescence responses induced by interleukin-1beta in osteoarthritic osteoblasts. Biochem Pharmacol. 2012; 83: 395-405. https://doi.org/10.1089/ars.2013.5341.
- Finch C. The menopause and aging, a comparative perspective. Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology. 2014; 142: 132-41. https://doi.org/10.1016/j. jsbmb.2013.03.010.
- Bromberger J., Schott L., Kravitz H., Sowers M., Avis N., Gold E., Randolph J. Matthews K. Longitudinal change in reproductive hormones and depressive symptoms across the menopausal transition: results from the Study of Women's Health Across the Nation (SWaN). Archives of General Psychiatry. 2010; 67: 598-607. https://doi.org/10.1001/archgenpsy-chiatry.2010.55
- Pellestor F., Andreo B., Arnal F., Humeau C. Demaille J. Maternal aging and chromosomal abnormalities: new data drawn from in vitro unfertilized human oocytes. Human Genetics. 2003; 112: 195-203. https://doi.org/10.1007/ s00439-002-0852-x
- Zhang H., Panula S., Petropoulos S., Edsgard D., Busayavalasa K., Liu L., Li X., Risal S., Shen Y., Shao J. Adult human and mouse ovaries lack DDX4-expressing functional oogonial stem cells. Nature Medicine. 2015; 21: 1116-8. https://doi.org/10.1038/ nm.3775
- Dunson D., Baird D., Colombo B. Increased infertility with age in men and women. Obstetrics and Gynecology. 2004; 103: 51-6. https:// doi.org/10.1097/01.AOG.0000100153.24061.45
- Keefe D., Franco S., Liu L., Trimarchi J., Cao B., Weitzen S., Agarwal S. Blasco M. Telomere length predicts embryo fragmentation after in vitro fertilization in women-toward a telomere theory of reproductive aging in women. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 2005; 192: 1256-61. https://doi.org/10.1016/j. ajog.2005.01.036)
- Liu L., Franco S., Spyropoulos B., Moens P., Blasco M., Keefe D. Irregular telomeres impair meiotic synapsis and recombination in mice. PNAS. 2004; 101: 6496-501. https://doi. org/10.1073/pnas.0400755101
- Grive K., Freiman R. The developmental origins of the mammalian ovarian reserve. Development. 2015; 142: 2554-63. https://doi. org/10.1242/dev.125211
- Koshimizu U., Taga T, Watanabe M., Saito M., Shirayoshi Y., Kishimoto T., Nakatsuji N. Functional requirement of gp130-mediated signaling for growth and survival of mouse primordial germ cells in vitro and derivation of embryonic germ (EG) cells. Development.1996; 122: 1235-2.
- Butts S., Riethman H., Ratcliffe S., Shaunik A., Coutifaris C. Barnhart K. Correlation of telomere length and telomerase activity with occult ovarian insufficiency. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 2009; 94: 4835-43. https://doi.org/10.1210/jc.2008-2269
- Cheng E., Chen S., Lee T, Pai Y., Huang L., Huang C., Lee M. Evaluation of telomere length in cumulus cells as a potential biomarker of oocyte and embryo quality. Human Reproduction. 2013; 28: 929-36. https://doi. org/10.1093/humrep/det004
- Matsuda F, Inoue N., Manabe N., Ohkura S. Follicular growth and atresia in mammalian ovaries: regulation by survival and death of granulosa cells. Journal of Reproduction and Development. 2012; 58: 44-50. https://doi. org/10.1262/jrd.2011-012
- Voutilainen R., Tapanainen J., Chung B., Matteson K., Miller W. Hormonal regulation of P450scc (20,22-desmolase) and P450c17 (17 alpha-hydroxylase/17,20-lyase) in cultured human granulosa cells. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 1986. 63: 202-7. https://doi.org/10.1210/jcem-63-1-202
- Nelson S., Telfer E., Anderson R. The ageing ovary and uterus: new biological insights. Hum Reprod Update. 2013; 19: 67-83.
- Meldrum D., Casper R., Diez-Juan A., Simon C., Domar A., Frydman R. Aging and the environment affect gamete and embryo potential: can weintervene? FertilSteril. 2016; 105: 548-59. https://doi.org/10.1016/j.fertns-tert.2016.01.013
- Hasler J.F Forty years of embryo transfer in cattle: a review focusing on thejournalThe-riogenology, the growth of the industry in North America, andpersonal reminisces. Theriogenology. 2014; 81: 152-69. https://doi. org/10.1016/j.theriogenology.2013.09.010
- Shima T, Sasaki Y., Itoh M., Nakashima A., Ishii N., Sugamura K., Saito S. Regulatory T cells are necessary for implantation and maintenance of early pregnancy but not late pregnancy in allogeneic mice. J. Reprod. Immunol. 2010; 85: 121-9. https://doi.org/10.1016/j. jri.2010.02.006
- Brannstrom M., Giesecke L., Moore I., van den Heuvel C., Robertson S. Leukocyte subpopulations in the rat corpus luteum during pregnancy and pseudopregnancy. Biol Reprod. 1994; 50: 1161-7.
- Gaytan F, Morales C., Garcia-Pardo L., Reymundo C., Bellido C., Sanchez-Criado J. Macrophages, cell proliferation, and cell death in the human menstrual corpus luteum. Biol. Reprod. 1998; 59: 417-25.
- Adashi E. The potential relevance of cytokines to ovarian physiology: the emerging role of resident ovarian cells of the white blood cell series. Endocr Rev. 1990; 11: 454-64. https:// doi.org/10.1210/edrv-11-3-454
- Goto J., Suganuma N., Takata K., Kitamura K., Asahina T, Kobayashi H., Muranaka Y., Furuhashi M., Kanayama N. Morphological analyses of interleukin-8 effects on rat ovarian follicles at ovulation and luteinization in vivo. Cytokine. 2002; 20: 168-73.
- Yasuda M., Shimizu S., Tokuyama S., Watanabe T., Kiuchi Y., Yamamoto T. A novel effect of polymorphonuclear leukocytes in the facilitation of angiogenesis. Life Sci. 2000; 66: 2113-21.
- Turner E., Hughes J., Wilson H., Clay M., Mylonas K., Kipari T., Duncan W., Fraser H. Conditional ablation of macrophages disrupts ovarian vasculature. Reproduction. 2011; 141: 821-31. https://doi.org/10.1530/REP-10-0327
- Oliveira L., Barreto R., Perecin F, Mansouri-Attia N., Pereira F., Meirelles F Modulation of maternal immune system during pregnancy in the cow. Reprod Domest Anim. 2012; 47: 384-93.
- Ruocco M., Chaouat G., Florez L., Bensussan A., Klatzmann D. Regulatory Tcells in pregnancy: historical perspective, state of the art, and burning questions. Front Immunol. 2014; 5: 389. https://doi.org/10.3389/fimmu.2014.00389
- Lee S., Kim J., Lee M., Gilman-Sachs A., Kwak-Kim J. Th17 and regulatory T cells in women with recurrent pregnancy loss. Am. J. Reprod. Immunol. 2012; 67: 311-8. https://doi. org/0.1111/j.1600-0897.2012.01116.x
- Jagger A., Shimojima Y., Goronzy J.J., Weyand C.M. Regulatory T cells and the immune aging process: a mini-review. Gerontology. 2014; 60: 130-7. https://doi.org/10.1159/000355303.
- Goto M. Inflammaging (inflammation + aging): A driving force for human aging based on an evolutionarily antagonistic pleiotropy theory? Biosci Trends. 2008; 2: 218-30.
- Laberge R., Vijg J., Van Steeg H., Dolle M. An essential role for senescent cells in optimal wound healing through secretion of PDGF-AA. Developmental Cell. 2014; 31: 722-33. https:// doi.org/10.1016/ j.devcel.2014.11.012
- Abrahams VM. Thirty years of reproductive immunology: an introduction. Am. J. ReprodImmunol. 2010; 63: 411-2. https://doi. org/10.1111/j.1600-0897.2010.00849.x.