Μελέτη της κυτταρικής γήρανσης στον μεσοσπονδύλιο δίσκο

Η εκφύλιση του μεσοσπονδύλιου δίσκου συνιστά μια από τις σημαντικότερες αιτίες εμφάνισης οσφυαλγίας η οποία χαρακτηρίζεται από χρόνιο και επίμονο πόνο. Βασικό παράγοντα στην πρόοδο της εκφύλισης του μεσοσπονδύλιου δίκου συνιστά η κυτταρική γήρανση η οποία χαρακτηρίζεται γενικά από την αναστολή του κυτταρικού κύκλου. Η κυτταρική γήρανση αποτελεί ένα φαινόμενο το οποίο παρατηρείται σε φυσιολογικές διαδικασίες αλλά και πολλές παθολογικές καταστάσεις. Πολλά στρεσσογόνα ερεθίσματα έχουν αποδειχθεί ικανά να επάγουν γήρανση στα κύτταρα του δισκού, μεταξύ αυτών συγκαταλέγονται το οξειδωτικό, το γενοτοξικό, το διατροφικό αλλά και το μηχανικό στρες. Δεδομένης της ανάγκης να θεραπευτούν οι παθολογικές καταστάσεις που προκαλούνται από την εκφύλιση του δίσκου κρίνεται αναγκαίως ο ποσοτικός προσδιορισμός των γηρασμένων κυττάρων στον ιστό του δίσκου. Οι περισσότερες μελέτες αναφέρουν ανεξήγητα υψηλά ποσοστά γήρανσης χρησιμοποιώντας κυρίως τη χρώση SA-β-Gal (>40%). Στην παρούσα μελέτη ερευνήθηκαν τα ποσοστά γήρανσης σε ιστούς μεσοσπονδύλιων δίσκων νεαρών και γηρασμένων αρουραίων, σε βιοπτικά ιστοτεμάχια παθολογικών και φυσιολογικών ανθρώπινων δίσκων καθώς επίσης και σε πρωτογενείς σειρές νεαρών και γηρασμένων κυττάρων του μεσοσπονδύλιου δίσκου. Η κυτταρική γήρανση προσδιορίστηκε με βάση τη χρώση SA-β-Gal και την προσφάτως ανεπτυγμένη χρώση με το χημικό αντιδραστήριο GL13. Τα αποτελέσματα μεταξύ των δύο μεθόδων παρουσίασαν σημαντικές διαφορές με το αντιδραστήριο GL13 να αποδίδει με μεγαλύτερη ειδικότητα μικρότερα ποσοστά γήρανσης συγκριτικά με τη χρώση SA-β-Gal τόσο σε επίπεδο ιστού αλλά και στα πρωτογενή κυτταρικά συστήματα. Επίσης , η χρώση με GL13 απέδωσε σημαντικά μεγαλύτερο αριθμό γηρασμένων κυττάρων στον ινώδη δακτύλιο, συγκριτικά με τον πηκτοειδή πυρήνα τόσο των γηρασμένων ιστών αλλά και των παθολογικών ιστοτεμαχίων. Ένα μεγάλο ποσοστό κυττάρων ανέπτυξαν τα χαρακτηριστικά χρώματα και των δύο χρώσεων μόλαταυτα ένας σημαντικός αριθμός κυττάρων σημάνθηκε μόνο για μια εκ των δύο χρώσεων. Συνοψίζοντας, η παρούσα μελέτη αναθεώρησε τα ανεξήγητα υψηλά ποσοστά γήρανσης στον ιστό του μεσοσπονδύλιου δίσκου με τη χρήση της χρώσης GL13 αναδεικνύοντας συνολικά μειωμένα ποσοστά κυτταρικής γήρανσης στο σύνολο του μεσοσπονδύλιου δίσκου αλλά με μεγαλύτερο ποσοστό γήρανσης στο τμήμα του ινώδους δακτυλίου.Intravertebral disk degeneration, causing discogenic back pain, constitutes a major underlying cause of degenerative chronic low back pain. A newly recognised contributing factor responsible for its degenerative course is cellular senescence, a cellular state of generally irreversible cell cycle arrest. Although the latter is only one of its four (4) hallmarks, it is well known that cellular senescence is implicated in both physiologic and pathologic conditions including cancer and other age-related diseases. With regards to disc degeneration specifically, a group of stressors can induce senescence in disk’s cells including but not limited to oxidative, genotoxic, nutrient-related, and mechanical stress. Given the debilitating nature accompanying disc degeneration, appropriate medical treatment can only be guided by a better disease understanding through quantifying the senescence cell population within the disk. To this end, many studies have sought to determine these cell populations by immunohistochemistry using SA-b-Gal staining, an insensitive nor specific biomarker of cellular senescence leading to inaccurate and unexpectedly high levels thereof (>40%). In this study, cellular senescence levels were quantified in both tissue and cellular systems; bioptic tissue specimens of normal and degenerative intravertebral disks acquired from young and aged rats and humans were tested along with young and aged primary disk cell lines. Cellular Senescence was detected using SA-β-Gal stain in combination with GL13, a newly developed and highly specific compound for senescence tracing, which was done for comparison purposes. Results demonstrated significant inter-compound variability in terms of senescent cell tracing in both cells and tissues, with GL13 detecting lower percentages of senescent cells with higher specificity to SA-β-Gal. In addition, GL13 revealed higher percentages of senescent cells localised in the annulus fibrosus compared to nucleus pulposus in both aged and degenerative tissue samples. Co-staining was observed in a large proportion of cells, some of which were only single-stained. To sum up, this current study has redefined the percentage and the location of intravertebral disk cellular senescence to a lower absolute value than previously thought (by using GL13) and within the annulus fibrosus, respectively

Characterization of the biodegradation, bioremediation and detoxification capacity of a bacterial consortium able to degrade the fungicide thiabendazole

EA BIOMEInternational audienc

Implication of Dietary Iron-Chelating Bioactive Compounds in Molecular Mechanisms of Oxidative Stress-Induced Cell Ageing

One of the prevailing perceptions regarding the ageing of cells and organisms is the intracellular gradual accumulation of oxidatively damaged macromolecules, leading to the decline of cell and organ function (free radical theory of ageing). This chemically undefined material known as "lipofuscin," "ceroid," or "age pigment" is mainly formed through unregulated and nonspecific oxidative modifications of cellular macromolecules that are induced by highly reactive free radicals. A necessary precondition for reactive free radical generation and lipofuscin formation is the intracellular availability of ferrous iron (Fe2+) ("labile iron"), catalyzing the conversion of weak oxidants such as peroxides, to extremely reactive ones like hydroxyl (HO•) or alcoxyl (RO•) radicals. If the oxidized materials remain unrepaired for extended periods of time, they can be further oxidized to generate ultimate over-oxidized products that are unable to be repaired, degraded, or exocytosed by the relevant cellular systems. Additionally, over-oxidized materials might inactivate cellular protection and repair mechanisms, thus allowing for futile cycles of increasingly rapid lipofuscin accumulation. In this review paper, we present evidence that the modulation of the labile iron pool distribution by nutritional or pharmacological means represents a hitherto unappreciated target for hampering lipofuscin accumulation and cellular ageing

A fluorophore-conjugated reagent enabling rapid detection, isolation and live tracking of senescent cells

Cellular senescence is a stress-response mechanism implicated in various physiological processes, diseases, and aging. Current detection approaches have partially addressed the issue of senescent cell identification in clinical specimens. Effective methodologies enabling precise isolation or live tracking of senescent cells are still lacking. In-depth analysis of truly senescent cells is, therefore, an extremely challenging task. We report (1) the synthesis and validation of a fluorophore-conjugated, Sudan Black-B analog (GLF16), suitable for in vivo and in vitro analysis of senescence by fluorescence microscopy and flow cytometry and (2) the development and application of a GLF16-carrying micelle vector facilitating GLF16 uptake by living senescent cells in vivo and in vitro. The compound and the applied methodology render isolation of senescent cells an easy, rapid, and precise process. Straightforward nanocarrier-mediated GLF16 delivery in live senescent cells comprises a unique tool for characterization of senescence at an unprecedented depth.</p