ПЕПТИД AED АКТИВИРУЕТ ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ И СИНТЕЗ БЕЛКОВ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ФИБРОБЛАСТОВ КОЖИ ЧЕЛОВЕКА ПРИ РЕПЛИКАТИВНОМ СТАРЕНИИ

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2022-02-05

Е.О. Гутоп(1), Н.С. Линькова(1–3), Н.В. Фридман(1–3), Е.О. Кожевникова(1–3), В.О. Полякова(1, 4), В.Х. Хавинсон(1, 5) 1-Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии, Российская Федерация, 197110, Санкт-Петербург, пр. Динамо, 3; 2-Академия постдипломного образования ФГБУ ФНКЦ ФМБА России, Российская Федеpация, 125371, Москва, Волоколамское шоссе, д. 91; 3-Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Российская Федеpация, 308009, Белгород, ул. Победы, д. 85, корп. 12; 4-Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Российская Федерация. 194100, Санкт-Петербург, ул. Литовская, 2; 5-Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6

Старение фибробластов кожи обусловлено генетическими особенностями и воздействием факторов внешней среды. Одним из физиологических аспектов старения кожи является снижение регенеративной способности фибробластов дермы, в том числе их способности к дифференцировке. Цель работы – изучить влияние пептида AED на дифференцировку фибробластов кожи человека при старении in vitro. Исследование проведено на клетках линии DF-1 (дермальные фибробласты человека [мезенхимные стволовые клетки]), выделенные из кожи век 37-летнего донора женского пола). Методы. Для достижения репликативного старения клетки культивировали 25 пассажей. Влияние пептида AED на экспрессию генов и синтез белков ранней (Engrailed 1, PDGFRα) и поздней (Spry4, Twist2) дифференцировки фибробластов оценивали методами полимеразной цепной реакции и иммуноцитохимии. Результаты. Экспрессия генов ENGRAILED1, PDGFRA, SPRY4, TWIST2 в «старых» фибробластах дермы была снижена соответственно в 1,7; 1,6; 1,5; 4,5 раза по сравнению с «молодыми» клетками кожи. Добавление пептида AED повышало экспрессию генов ENGRAILED1, PDGFRA, SPRY4, TWIST2 в «старых» фибробластах кожи соответственно в 1,9; 2,1; 2,3; 3,4 раза. Экспрессия белков Engrailed 1, PDGFRα, Spry4, Twist2 в «старых» фибробластах кожи была снижена соответственно в 1,9; 2,3; 5,1; 4,3 раза по сравнению с «молодыми» клетками кожи. Добавление пептида AED увеличивало синтез белков Engrailed 1, PDGFRα, Spry4, Twist2 в «старых» фибробластах соответственно в 3,3; 2,0; 2,5; 3,9 раза. Заключение. Таким образом, пептид AED повышает функциональную активность фибробластов кожи при старении путем повышения экспрессии генов и синтеза белков дифференцировки дермальных фибробластов. Этот геропротекторный эффект пептида AED может способствовать ускорению регенерации кожи, стимуляции хемотаксиса и митоза фибробластов, синтезу в них коллагена, активации ремоделирования внеклеточного матрикса.
Ключевые слова: 
дифференцировка, экспрессия генов
Для цитирования: 
Гутоп Е.О., Линькова Н.С., Фридман Н.В., Кожевникова Е.О., Полякова В.О., Хавинсон В.Х. ПЕПТИД AED АКТИВИРУЕТ ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ И СИНТЕЗ БЕЛКОВ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ФИБРОБЛАСТОВ КОЖИ ЧЕЛОВЕКА ПРИ РЕПЛИКАТИВНОМ СТАРЕНИИ. Молекулярная медицина, 2022; (2): -https://doi.org/10.29296/24999490-2022-02-05

Список литературы: 
  1. Zouboulis C.C., Ganceviciene R., Liakou A.I., Theodoridis A., Elewa R., Makrantonaki E. Aesthetic aspects of skin aging, prevention, and local treatment. Clin. Dermatol. 2019; 37 (4): 365–72. https://doi.org/10.1016/j.clindermatol.2019.04.002.
  2. Woodley D.T. Distinct Fibroblasts in the Papillary and Reticular Dermis: Implications for Wound Healing. Dermatologic clinics. 2017; 35 (1): 95–100. https://doi.org/10.1016/j.det.2016.07.004.
  3. Mascharak S., des Jardins-Park H.E., Davitt M.F., Griffin M., Borrelli M.R., Moore A.L., Chen K., Duoto B., Chinta M., Foster D.S., Shen A.H., Januszyk M., Kwon S.H., Wernig G., Wan D.C., Lorenz H.P., Gurtner G.C., Longaker M.T. Preventing Engrailed-1 activation in fibroblasts yields wound regeneration without scarring. Science. 2021; 372 (6540): eaba2374. https://doi.org/10.1126/science.aba2374.
  4. Rinkevich Y., Walmsley G.G., Hu M.S., Maan Z.N., Newman A.M., Drukker M., Januszyk M., Krampitz G.W., Gurtner G.C., Lorenz H.P., Weissman I.L., Longaker M.T. Identification and isolation of a dermal lineage with intrinsic fibrogenic potential. Science. 2015; 348 (6232): aaa2151. https://doi.org/10.1126/science.aaa2151.
  5. Marques L.F., Stessuk T., Camargo I.C., Sabeh Junior N., dos Santos L., Ribeiro-Paes J.T. Platelet-rich plasma (PRP): methodological aspects and clinical applications. Platelets. 2015; 26 (2): 101–13. https://doi.org/10.3109/09537104.2014.881991.
  6. Шурыгина И.А., Шурыгин М.Г., Зеленин Н.В., Аюшинова Н.И. Воздействие на митогенактивируемые протеинкиназы как новое направление регуляции роста соединительной ткани. Бюллетень сибирской медицины. 2017; 16 (4): 86–93. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2017-4-86-93 [Shurygina I.A., Shurygin M.G., Zelenin N.V., Ayushinova N.I. Influence on mitogen-activated protein kinases as a new direction of connective tissue growth regulation. Bulletin of Siberian Medicine. 2017; 16 (4): 86–93. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2017-4-86-93 (In Russian)].
  7. Lee M.S., Lowe G., Flanagan S., Kuchler K., Glackin C.A. Human Dermo-1 has attributes similar to Twist in early bone development. Bone. 2000; 27: 591–602. https://doi.org/10.1016/s8756-3282(00)00380-x.
  8. Lai W.T., Krishnappa V., Phinney D.G. Fibroblast growth factor 2 (Fgf2) inhibits differentiation of mesenchymal stem cells by inducing Twist2 and Spry4, blocking extracellular regulated kinase activation, and altering Fgf receptor expression levels. Stem Cells. 2011; 29 (7): 1102–11. https://doi.org/10.1002/stem.661.
  9. Crespo N.E., Torres-Bracero A., Renta J.Y., Desnick R.J., Cadilla C.L. Expression profiling identifies twist2 target genes in setleis syndrome patient fibroblast and lymphoblast cells. Int. J. Environ Res. Public Health. 2021; 18 (4): 1997. https://doi.org/10.3390/ijerph18041997.
  10. Hoffknecht B.C., Worm D.J., Bobersky S., Prochnow P., Bandow J.E., Metzler-Nolte N. Influence of the Multivalency of Ultrashort Arg-Trp-Based Antimicrobial Peptides (AMP) on Their Antibacterial Activity. Chem. Med. Chem. 2015; 10 (9): 1564–9. doi: 10.1002/cmdc.201500220.
  11. Ni M., Tresset G., Iliescu C., Hauser C.A.E. Ultrashort Peptide Theranostic Nanoparticles by Microfluidic-Assisted Rapid Solvent Exchange. IEEE Trans Nanobioscience. 2020; 19 (4): 627–32. https://doi.org/10.1109/TNB.2020.3007103.
  12. Фридман Н.В., Линькова Н.С., Бойко Л.В., Кахели М.А. Влияние пептидных биорегуляторов на структурно-функциональные особенности кожи лица женщин пожилого возраста. Молекулярная медицина. 2021; 4: 42–6. https://doi.org/10.29296/24999490-2021-04-07. [Fridman N.V., Linkova N.S., Bojko L.V., Kacheli M.A. The influence of peptide bioregulators on the structural and functional specific of face skin in elderly women. Moleculyarnaya meditcina. 2021; 4: 42–6. https://doi.org/10.29296/24999490-2021-04-07 (In Russian)].
  13. Журкович И.К., Ковров Н.Г., Рыжак Г.А., Миронова Е.С., Хавинсон В.Х. Идентификация коротких пептидов в составе полипептидных комплексов, выделенных из органов животных. Успехи современной биологии. 2020; 140 (2): 140–8. https://doi.org/10.31857/S004213242002012X [Zhurkovich I.K., Kovrov N.G., Ryzhak G.A., Mironova E.S., Khavinson V.Kh. Identification of Short Peptides as Part of Polypeptide Complexes Isolated from Animal Organs. Biology Bulletin Reviews. 2020; 140 (2): 140–8. https://doi.org/10.31857/S004213242002012X (In Russian)].
  14. Линькова Н.С., Дробинцева А.О., Орлова О.А., Кузнецова Е.П., Полякова В.О., Кветной И.М., Хавинсон В.Х. Пептидная регуляция функций фибробластов кожи при их старении in vitro. Клеточные технологии в биологии и медицине. 2016; 161 (1): 40–4. https://doi.org/10.1007/s10517-016-3370-x. [Linkova N.S., Drobintseva A.O., Orlova O.A., Kuznetsova E.P., Polyakova V.O., Kvetnoy I.M., Khavinson V.Kh. Peptide Regulation of Skin Fibroblast Functions during Their Aging In Vitro. Bull. Exp. Biol. Med. 2016; 161 (1): 40–4. https://doi.org/10.1007/s10517-016-3370-x (In Russian)].
  15. Фридман Н.В., Линькова Н.С., Кожевникова Е.О., Гутоп Е.О., Хавинсон В.Х. Сравнительное влияние пептидов KE и AED на функциональную активность фибробластов кожи человека при их репликативном старении. Клеточные технологии в биологии и медицине. 2020; 3: 197–201. https://doi.org/10.1007/s10517-020-05022-1. [Fridman N.V., Linkova N.S., Kozhevnikova E.O., Gutop E.O., Khavinson V.K. Comparison of the Effects of KE and AED Peptides on Functional Activity of Human Skin Fibroblasts during Their Replicative Aging. Bull. Exp. Biol. Med. 2020; 3: 197–201. https://doi.org/10.1007/s10517-020-05022-1 (In Russian)].
  16. Хавинсон В.Х., Линькова Н.С., Дятлова А.С., Гутоп Е.О., Орлова О.А. Короткие пептиды: регуляция функций кожи при старении. Успехи геронтологии. 2020; 33 (1): 46–54. [Khavinson V.K., Linkova N.S., Diatlova A.S., Gutop E.O., Orlova O.A. (2020) Short peptides: regulation of skin function during aging. Adv. Gerontol. 2020; 33 (1): 46–54 (In Russian)].
  17. Ashapkin V., Khavinson V., Shilovsky G., Linkova N., Vanuyshin B. Gene expression in human mesenchymal stem cell aging cultures: modulation by short peptides. Molecular Biology Reports. 2020; 47: 4323–9. https://doi.org/10.1007/s11033-020-05506-3.
  18. Khavinson V., Linkova N., Diatlova A., Trofimova S. Peptide Regulation of Cell Differentiation. Stem Cell Reviews and Reports. 2020; 16: 118–25. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09938-8.
  19. Хохлов А.Н., Клебанов А.А., Кармушаков А.Ф., Шиловский Г.А., Насонов М.М., Моргунова Г.В. Тестирование геропротекторов в экспериментах на клеточных культурах: выбор оптимальной модельной системы. Вестник Московского университета. Серия 16: биология. 2014; 1: 13–8. [Khokhlov A.N., Klebanov A.A., Karmushakov A.F., Shulovsky G.A., Nasonov M.M., Morgunova G.V. Testing of anti-aging drugs in experiments on cell cultures: choosing the correct model system. Vestnik of Moscow University. Series 16: biology. 2014; 1: 13–8 (In Russian)].
  20. Орасмяэ-Медер Т., Эрнандес Е. Пептидные технологии в косметике: тенденции и перспективы. Косметика & медицина. 2010; 2: 46–53. [Orasmaje-Meder T., Ernandes E. Peptide technology in cosmetics: tendency and perspectives. Cosmetics and medicine. 2010; 2: 46–53 (In Russian)].
  21. Kolchina N., Khavinson V., Linkova N., Yakimov A., Baitin D., Afanasyeva A., Petukhov M. Systematic search for structural motifs of peptide binding to double-stranded DNA. Nucleic Acids Research. 2019; 47 (20): 10553–63. https://doi.org/10.1093/nar/gkz850.
  22. Hsu Y.C., Wu Y.T., Tsai C.L., Wei Y.H. Current understanding and future perspectives of the roles of sirtuins in the reprogramming and differentiation of pluripotent stem cells. Exp. Biol. Med. (Maywood). 2018; 243 (6): 563–75. https://doi.org/10.1177/1535370218759636.