az Európai Unió új társadalmi kihívásainak
a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen
Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
AKUT ÉS KRÓNIKUS
STRESSZ MOLEKULÁRIS / SEJTES HATÁSA –
ANYAGCSERE ÉS ÉLETTARTAM II.
az Európai Unió új társadalmi kihívásainak
a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen
Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Kvell Krisztián
A Gerontológia Molekuláris és Klinikai Alapjai – 28. előadás
Energia-bevitel kontroll állatokhoz képest (%) 1.00
1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60
20 30 40 50 60 70 80 90 100
y = -0.0083x + 1.8321 r2 = 0.9593
P < 0.000
Túlélés növekedése kontroll állatokhoz képest
Kalóriamegvonás növeli az
élettartamot
Nincs-CR
65% CR 55% CR 25% CR
Túlélés(%)
Életkor(hónapok)
0 10 20 30 40 50 60
25 75 100
0 50
Élettartam és kalóriamegvonás (CR)
• A 30-50%-os kalóriamegvonás növeli az átlagos és maximális élettartamot
• Csökkenti a daganat, vesebetegség, diabetes, szív- érrendszeri betegség és idegrendszeri betegség
kockázatát
• Fő hatásmechanizmus: csökkent ROS termelés (csökkent mitokondriális szivárgás)
Kalóriamegvonás növeli az
élettartamot
Ad libitum
NAD/NADH
AC Szubsztrát Szubsztrát PNC1
NA
SIR2 Cukor
Glikolízis
Kalóriamegvonás
NAD/NADH Légzés
AC Szubsztrát Szubsztrát PNC1
NA
SIR2 Cukor
Glikolízis
Sirtuin kapcsoló ad libitum és CR egérben
• Inzulin / IGF1 jelátvitel
• Sirtuin jelátvitel
• Redox jelátvitel
• TOR jelátvitel
CR növeli az élattartamot az alábbi
módon:
• A daf gének egy része drámaian megnöveli az élettartamot
• A fő célpont a daf 16, amely nagy fokban homológ a Foxo-val
• Inzulin és növekedési faktor csökkenés hatására a Foxo fehérje a magba kerül
• CR hatására 50%-os inzulin plazmaszint csökkenés mérhető
• CR hatására 20%-os IGF1 plazmaszint csökkenés mérhető
Inzulin / IGF jelátvitel
• Snell és Ames egér (nincs GH, PRL, TSH) hosszú élettartammal bírnak
• GHRH, GHR, IGF1R hiányos egerek élettartama megnövekszik
• p66shc (IGF1R szubsztrát) hiányos egérben megnövekszik az élettartam
• Klotho (IGF1-represszor)-transzgenikus egérben megnövekszik az élettartam
Bizonyíték GH / IGF jelátvitelre
öregedésben
Máj
Fehér zsírszövet
Hasnyálmirigy β sziget Resveratrol
Éhezés CR SIRT1
Inzulin termelés
Mitokondriális biogenezis
Oxidatív kapacitás
Zsírsav oxidáció
Glükóz felhasználás
Zsír mobilizáció
Zsír tárolás Vázizomzat
SIRT1
N-CoR /SMRT PPARγ
FOXO1 AC
FOXO1 AC PGC-1α AC
FOXO1 AC
?
Sirtuin hatásmechanizmusok
UCP2
Glükoneogenezis
Glikolízis
Zsírsav oxidáció
PPARα
PPARγ
PGC-1α HNF-4α PGC-1α
AC
FOXO1 PGC-1α
AC FOXO1 AC
?
• Sir2 fehérjecsalád, sirtuin család
• Transzkripciós gátlás
• Telomer, rDNS repeat gátlása
• RENT telomer gátló komplexum része
• Heterokromatin kialakítása
• ADP-ribozil transzferáz aktivitás
• H4-specifikus deacetiláz (NAD-függő)
• Energia szenzor, összeköti az anyagcserét és az öregedést
Sir2 család tulajdonságai
• Erősen konzervált enzimatikus mag domén
• A CR élettartam-növelő hatásait közvetíti
• Az emlősök 7 sirtuinnal rendelkeznek, Sirt1-7
• Sirt1 mutatja a legnagyobb homológiát élesztő Sir2-vel
Sirtuin mint az öregedés szabályozója
• Hasnyálmirigy: javítja a glükóz toleranciát és inzulin érzékenységet, elnyomja az Ucp2-t, deacetilálja a Foxo1-t
• Máj: elősegíti a glükoneogenezist és gátolja a glikolízist, deacetilálja a PGC-1a-t
• Zsír (fehér): elnyomja a PPARg-t, növeli az adiponektin elválasztást
Sirt1 mint az öregedés szabályozója I.
• Vázizom: szabályozza a glükóz felvételét és az inzulin érzékenységet, a hatást a resveratrol is közvetíti
• Agy: jótékony degeneratív betegségben, mint Alzheimer-kór, Parkinson-kór, Huntington-kór
Sirt1 mint az öregedés szabályozója II.
• Deacetilálja a p53-at, gátolja az apoptózist, elősegíti a sejtek túlélését
• Deacetilálja a Foxo család tagjait, melyek befolyásolják a DNS károsodás repairt, a sejtciklust, apoptózist
• Deacetilálja az NF-kB-t, egy túlélést elősegítő transzkripciós faktort (kontextus függvényében)
Sirt1 és stressz tűrés
• A CR számos jótékony hatását sirtuinok közvetítik
• CR indukálja az eNOS-t és NO-t, erősítve a Sirt1 és mitokondriális biogenezist
• Befolyásolja az agyi aktivitást és közvetve a fizikai aktivitást
Sirt1 és CR
• Sirt2: citoplazmatikus, tumor szupresszor gén
• Sirt3: mitokondriális, hőtermelés BAT-ban
• Sirt4: mitokondriális, válasz aminosavakra
• Sirt5: mitokondriális, tímusz és limfoblaszt
• Sirt6: mag, DNS repair, genom stabilitás
• Sirt7: magvacska, nincs enzimatikus aktivitása
Egyéb emlős sirtuinok tulajdonságai
• A redox jelátviteli változások fontosabbak lehetnek az oxidatív károsodásnál?
• Redox érzékelő transzkripciós faktorok közé tartozik NF-kB, Nrf2, HIF1
• Tioredoxin és glutation rendszerek modulálják a redox állapotot
• Az öregedés csökkenti a GSH és tioredoxin szinteket
• CR növeli a GSH és tioredoxin szintek
Redox jelátvitel
• TOR (rapamycin célpont), evolúciósan konzervált, sejtosztódást szabályoz
• Célzott deléciói növelik az élettartamot
• Daf-16 függő, Foxo szükséges
• Csökkent szintje (Ames törpe egér) csökkent ROS termelődéssel jár
TOR jelátvitel
Resveratrol-kezelt csoport
Kezeletlen csoport
Dózis
% Túlélés
0 1 2 3 4 5 6
10 100
Resveratrol növeli az élettartamot
• Jelenleg kevés Sirt1 mimeticum hatóanyag ismert:
resveratrol, qercetin, piceatannol
• Természetes forrás: vörös szőlő/bor; véd szív és érrendszeri, neurológiai és daganatos
betegségektől
• Hatékonyan utánoz egyes CR-indukált jótékony hatást nagy zsírtartalmú diéta mellett is
Resveratrol
KÉMIAILAG INDUKÁLT APOPTÓZIS
Caspase-9
Caspase-3
Resveratrol
Paclitaxel
Caspase-7
Apoptoszóma
Resveratrol Paclitaxel Kombináció Génexpresszió
Cytc
Bid tBid
Smac/
Diablo
PARP Bax
Bcl-xL
Mcl-1
Apaf-1
Survivin
C-IAP-1
XIAP
Mitokondrium
Resveratrol / paclitaxel kombináció
GH hiány vagy GH rezisztencia
Csökkent IGF-1 termelés
Kisebb b sziget- méret és inzulin termelés
Csökkent anyagcsere és növekedés, csökkent ROS termelés
Fokozott inzulin érzékenység
a májban Csökkent inzulin rezisztencia
a zsírszöveti termékek miatt,
kevesebb hasi zsírszövet?
Magasabb agyi IGF-1
Kis méret, késői pubertás, csökkent nemzőképesség, alacsony inzulinszint,
csökkent testhőmérséklet és nagyobb ellenállás oxidatív stresszre
Csökkent oxidatív károsodás
Csökkent öregedés és hosszú
élet Vázizmok inzulin
rezisztenciája
Elsődleges IGF-1 hatás Másodlagos hatások Elsődleges GH hatás
