pH КУЛЬТУРАЛЬНОЙ СРЕДЫ И “СТАЦИОНАРНОЕ”/ХРОНОЛОГИЧЕСКОЕ СТАРЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КЛЕТОК

Полный текст:


Аннотация

Существует точка зрения, согласно которой хронологическое старение (ХС) дрожжей и “стационарное” старение (СС) культивируемых клеток человека и животных являются следствием закисления ростовой среды. Однако целый ряд появившихся в последнее время работ свидетельствует о том, что этот процесс хотя и влияет в определенной степени на скорость “старения” клеток в стационарной фазе, но не определяет его полностью. По-видимому, определяющим фактором здесь является ограничение клеточной пролиферации, которое приводит к “старению” клеток даже в физиологически оптимальных условиях. При ХС дрожжей и при СС клеток млекопитающих ростовая среда закисляется до pH≤4. Если не допускать накопления кислоты в среде, можно увеличить продолжительность жизни культуры, однако клетки всё равно будут вымирать, только с меньшей скоростью. Наблюдаемые эффекты закисления среды при ХС и СС могут объясняться активацией высоко консервативных сигнальных путей роста, приводящих к развитию окислительного стресса, а эти процессы, в свою очередь, могут быть вовлечены в старение многоклеточных организмов и связаны с возникновением у них возрастных заболеваний. Ранее мы изучали влияние буферной ёмкости культуральной среды на СС трансформированных клеток китайского хомячка. Было установлено, что наличие в среде HEPES в концентрации 20 мМ не влияет на скорость роста клеток. При этом ростовые кривые выходили на “плато” в один и тот же день. Однако в среде с HEPES клетки, с одной стороны, достигали меньшей насыщающей плотности, чем в контроле (т.е. были “старше” согласно критериям геронтологической клеточно-кинетической модели), а с другой – претерпевали СС с гораздо меньшей скоростью (но все равно “старели”). Можно полагать, что внеклеточный рН, который, кстати, хорошо коррелирует с внутриклеточным, является хотя и важным (концепция И.А. Аршавского о роли ацидотической альтерации в старении), но не ключевым фактором, определяющим выживание клеток в стационарной культуре.


Об авторах

Г. В. Моргунова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Россия, 119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

аспирантка сектора эволюционной цитогеронтологии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-15-90



А. А. Клебанов
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Россия, 119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

научный сотрудник сектора эволюционной цитогеронтологии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-15-90



Ф. Маротта
ReGenera Research Group for Aging Intervention and San Babila Clinic
Италия

Corso Matteotti 1/A, 20121 Milano, Italy

PhD, MD, руководитель Лаборатории исследований влияния на старение “РеДженера” и директор клиники Сан-Бабила, Корсо Маттеотти 1/А, 20121 Милан, Италия. Тел. +39-024077243



А. Н. Хохлов
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Россия, 119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

докт. биол. наук, зав. сектором эволюционной цитогеронтологии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-15-90



Список литературы

1. Khokhlov A.N. Which aging in yeast is “true”? // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2016. Vol. 71. N 1. P. 11–13.

2. Khokhlov A.N., Klebanov A.A., Karmushakov A.F., Shilovsky G.A., Nasonov M.M., Morgunova G.V. Testing of geroprotectors in experiments on cell cultures: choosing the correct model system // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2014. Vol. 69. N 1. P. 10–14.

3. Khokhlov A.N. Stationary cell cultures as a tool for gerontological studies // Ann. N.Y. Acad. Sci. 1992. Vol. 663. P. 475–476.

4. Khokhlov A.N. Does aging need its own program, or is the program of development quite sufficient for it? Stationary cell cultures as a tool to search for anti-aging factors // Curr. Aging Sci. 2013. Vol. 6. N 1. P. 14–20.

5. Khokhlov A.N. Impairment of regeneration in aging: appropriateness or stochastics? // Biogerontology. 2013. Vol. 14. N 6. P. 703–708.

6. Fabrizio P., Longo V.D. The chronological life span of Saccharomyces cerevisiae // Aging Cell. 2003. Vol. 2. N 2. P. 73–81.

7. Polymenis M., Kennedy B.K. Chronological and replicative lifespan in yeast: do they meet in the middle? // Cell Cycle. 2012. Vol. 11. N 19. P. 3531–3532.

8. Longo V.D., Shadel G.S., Kaeberlein M., Kennedy B. Replicative and chronological aging in Saccharomyces cerevisiae // Cell Metab. 2012. Vol. 16. N 1. P. 18–31.

9. Kapitanov A.B., Aksenov M.Y. Ageing of procaryotes. Acholeplasma laidlawii as an object for cell ageing studies: a brief note // Mech. Ageing Dev. 1990. Vol. 54. N 3. P. 249–258.

10. Nyström T. Stationary-phase physiology // Annu. Rev. Microbiol. 2004. Vol. 58. P. 161–181.

11. Hicks W.M., Kotlajich M.V., Visick J.E. Recovery from long-term stationary phase and stress survival in Escherichia coli require the L-isoaspartyl protein carboxyl methyltransferase at alkaline pH // Microbiology. 2005. Vol. 151. N 7. P. 2151–2158.

12. Gonidakis S., Longo V.D. Assessing chronological aging in bacteria // Cell senescence: methods and protocols / Eds. L. Galluzzi, I. Vitale, O. Kepp, and G. Kroemer. Humana Press, 2013. P. 421–437.

13. Khokhlov A.N. The cell kinetics model for determination of organism biological age and for geroprotectors or geropromoters studies // Biomarkers of aging: expression and regulation. Proceeding / Eds. F. Licastro and C.M. Caldarera. Bologna: CLUEB, 1992. P. 209–216.

14. Schneider E.L., Smith J.R. The relationship of in vitro studies to in vivo human aging // Int. Rev. Cytol. 1981. Vol. 69. P. 261–270.

15. Macieira-Coelho A. Kinetics of the proliferation of human fibroblasts during their lifespan in vitro // Mech. Ageing Dev. 1977. Vol. 6. N 5. P. 341–343.

16. Froehlich J.E., Rachmeler M. Inhibition of cell growth in the G1 phase by adenosine 3’, 5’- cyclic monophosphate // J. Cell Biol. 1974. Vol. 60. N 1. P. 249–257.

17. Конев С.В., Мажуль В.М. Межклеточные контакты. Минск: Наука и техника, 1977. 312 с.

18. Akatov V.S., Lezhnev E.I., Vexler A.M., Kublik L.N. Low pH value of pericellular medium as a factor limiting cell proliferation in dense cultures // Exp. Cell Res. 1985. Vol. 160. N 2. P. 412–418.

19. Kurkdjian A., Guern J. Intracellular pH: measurement and importance in cell activity // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1989. Vol. 40. P. 271–303.

20. Ober S.S., Pardee A.B. Intracellular pH is increased after transformation of Chinese hamster embryo fibroblasts // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987. Vol. 84. N 9. P. 2766–2770.

21. Аршавский И.А. Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития (основы негэнтропийного онтогенеза). М.: Наука, 1982. 270 с.

22. Овчинникова Н.В., Сорока А.Е., Хоронжак С.В., Прохоров Л.Ю., Ушаков В.Л., Хохлов А.Н. Буферная емкость культуральной среды: изучение в рамках клеточно- кинетической модели, применяемой для испытания геропротекторов и геропромоторов // Цитология. 1997. Т. 39. № 6. С. 498–499.

23. Murakami C.J., Wall V., Basisty N., Kaeberlein M. Composition and acidification of the culture medium influences chronological aging similarly in vineyard and laboratory yeast // PloS One. 2011. Vol. 6. N 9. e24530.

24. Leontieva O.V., Blagosklonny M.V. Yeast-like chronological senescence in mammalian cells: phenomenon, mechanism and pharmacological suppression // Aging (Albany NY). 2011. Vol. 3. N 11. P. 1078–1091.

25. Murakami C., Delaney J.R., Chou A. et al. pH neutralization protects against reduction in replicative lifespan following chronological aging in yeast // Cell Сycle. 2012. Vol. 11. N 16. P. 3087–3096.

26. Burtner C.R., Murakami C.J., Kennedy B.K., Kaeberlein M. A molecular mechanism of chronological aging in yeast // Cell Сycle. 2009. Vol. 8. N 8. P. 1256–1270.

27. Ashrafi K., Sinclair D., Gordon J.I., Guarente L. Passage through stationary phase advances replicative aging in Saccharomyces cerevisiae // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999. Vol. 96. N 16. P. 9100–9105.

28. Wasko B.M., Carr D.T., Tung H., et al. Buffering the pH of the culture medium does not extend yeast replicative lifespan // F1000Research. 2013. Vol. 2. 216.

29. Хохлов А.Н. Пролиферация и старение // Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР, серия “Общие проблемы физико-химической биологии”, том 9. М.: ВИНИТИ, 1988. 176 с.

30. Akimov S.S., Khokhlov A.N. Study of “stationary phase aging” of cultured cells under various types of proliferation restriction // Ann. N.Y. Acad. Sci. 1998. Vol. 854. P. 520.

31. Khokhlov A.N. Cell proliferation restriction: is it the primary cause of aging? // Ann. N.Y. Acad. Sci. 1998. Vol. 854. P. 519.

32. Khokhlov A.N. Does aging need an own program or the existing development program is more than enough? // Russ. J. Gen. Chem. 2010. Vol. 80. N 7. P. 1507–1513.

33. Khokhlov A.N. From Carrel to Hayflick and back, or what we got from the 100-year cytogerontological studies // Biophysics. 2010. Vol. 55. N 5. P. 859–864.

34. Demidenko Z.N. Chronological lifespan in stationary culture: from yeast to human cells // Aging (Albany NY). 2011. Vol. 3. N 11. P. 1041–1042.

35. Fabrizio P., Wei M. Conserved role of medium acidification in chronological senescence of yeast and mammalian cells // Aging (Albany NY). 2011. Vol. 3. N 12. P. 1127–1129.

36. Kaeberlein M., Kennedy B.K. A new chronological survival assay in mammalian cell culture // Cell Cycle. 2012. Vol. 11. N 2. P. 201–202.

37. Mirisola M.G., Longo V.D. Acetic acid and acidification accelerate chronological and replicative aging in yeast // Cell Cycle. 2012. Vol. 11. N 19. P. 3532–3533.

38. Morgunova G.V., Klebanov A.A., Khokhlov A.N. Some remarks on the relationship between autophagy, cell aging, and cell proliferation restriction // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2016. Vol. 71. N 4. P. 207–211.

39. Burhans W.C., Weinberger M. Acetic acid effects on aging in budding yeast: are they relevant to aging in higher eukaryotes? // Cell Сycle. 2009. Vol. 8. N 14. P. 2300–2302.

40. Yucel E.B., Eraslan S., Ulgen K.O. The impact of medium acidity on the chronological life span of Saccharomyces cerevisiae–lipids, signaling cascades, mitochondrial and vacuolar functions // FEBS J. 2014. Vol. 281. N 4. P. 1281–1303.

41. Morgunova G.V., Klebanov A.A., Khokhlov A.N. Interpretation of data about the impact of biologically active compounds on viability of cultured cells of various origin from a gerontological point of view // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2016. Vol. 71. N 2. P. 67–70.

42. Khokhlov A.N., Morgunova G.V. Testing of geroprotectors in experiments on cell cultures: pros and cons // Antiaging drugs: from basic research to clinical practice / Ed. A.M. Vaiserman. Royal Society of Chemistry, 2017. P. 53–74.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Моргунова Г.В., Клебанов А.А., Маротта Ф., Хохлов А.Н. pH КУЛЬТУРАЛЬНОЙ СРЕДЫ И “СТАЦИОНАРНОЕ”/ХРОНОЛОГИЧЕСКОЕ СТАРЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КЛЕТОК. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2017;72(2):58-62.

For citation: Morgunova G.V., Klebanov A.A., Marotta F., Khokhlov A.N. PH OF CULTURE MEDIUM AND STATIONARY PHASE/CHRONOLOGICAL AGING OF DIFFERENT CELLS. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2017;72(2):58-62. (In Russ.)

Просмотров: 118

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 0137-0952 (Print)