Введение к работе
Актуальность темы
Для конца XX - начала XXI века характерно увеличение, как абсолютной численности, так и доли лиц старшего возраста, т.е. людей, перешагнувших 60-летний рубеж в общей популяции населения земного шара [Лазебник Л.Б., 1999]. Старение населения, рассматривавшееся ранее как тенденция, характерная лишь для развитых стран, признается в настоящее время глобальным явлением. Пожилые люди старше 60 лет являются самой быстро растущей группой населения. Ожидается, что средняя продолжительность жизни в России к 2015 году достигнет 70 лет.
Однако в настоящее время большинство людей не достигает биологического предела продолжительности жизни, а период старости, как правило, связан со снижением активности и ухудшением здоровья. Следовательно, увеличение продолжительности активного долголетия является одной из наиболее важных и сложных проблем геронтологии и гериатрии [Хавинсон В.Х., Морозов В.Г., 2001], а изучение механизмов, лежащих в основе регуляции важнейших гомеостатических функций организма в процессе старения представляет собой одно из приоритетных направлений современной биологии и медицины [Хавинсон В.Х. и соавт., 2000].
Нейроиммуноэндокринная регуляция гомеостаза занимает важное место в сложной цепи процессов, приводящих к старению клеток, тканей, органов и организма в целом [Пальцев М.А., Кветной И.М., 2006, 2008]. Морфо-физиологическим эквивалентом старения является инволюция жизненно важных органов. Ведущую роль в процессах старения, развивающихся в мужском организме, играют нарушения синтеза и секреции андрогенов. Доброкачественная гиперплазия предстательной железы (ДГПЖ, аденома простаты) является наиболее часто встречающимся заболеванием мочеполовой системы у мужчин, ассоциированным со старением. Это заболевание является следствием гиперплазии стромы железы и наблюдается примерно у 75% мужчин в возрасте 70 лет и старше. Заболеваемость карциномой (раком) предстательной железы в пожилом и старческом возрасте за последние 10-15 лет постоянно возрастает и по скорости прироста эта локализация опухолей, наряду с раком мочевого пузыря, занимает второе место после меланомы кожи. Среди причин смерти у мужчин раковые опухоли предстательной железы занимают второе место после рака легких [Лопаткин Н.А., 1998; Франк Г.А., 1999; Аничков Н.М. и соавт., 2004].
Современные методы исследования (гистохимия, иммуногистохимия, электронная микроскопия и др.) позволяют более глубоко изучать механизмы старения клеток и тканей. Они дают возможность разработать новые неинвазивные информативные методы диагностики опухолевых
процессов, среди которых особенно важное место занимают биологические маркеры - сигнальные молекулы, синтезируемые в клетках предстательной железы.
В последние годы появились новые данные о роли микроокружения простаты, особенно фибробластов, в процессах старческой инволюции и возраст-ассоциированном онкогенезе предстательной железы [Cunha G.R. et al, 2003; Dean J.P., Nelson P.S., 2008].
Несмотря на достаточно большое количество работ, посвященных структурно-функциональной организации микроокружения простаты, функция и биологическое значение фибробластов в предстательной железе изучены недостаточно. Существует мнение, что сигнальные молекулы, вырабатываемые фибробластами необходимы для роста и дифференцировки клеток простатического эпителия, а также для регуляции локального гомеостаза секреторных процессов в зрелой предстательной железе [Bavik С. et al., 2006].
Противоречивы данные о том, что популяция фибробластов увеличивается в предстательной железе при малигнизации гиперпластического процесса [Singh S. et al., 2004]. Недостаточно изучен вопрос об изменении ультраструктуры фибробластов при старении и возраст-ассоциированных заболеваниях простаты. До сих пор остается открытым вопрос о том, могут ли нормальные (немалигнизированные) фибробласты служить локальными мишенями в предстательной железе для воздействия на них биологически активных факторов, регулирующих экспрессию факторов дифференцировки с целью профилактики и коррекции инволютивных нарушений, развивающихся в предстательной железе при старении. Эти и другие важные вопросы требуют дальнейшего изучения.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационного исследования явилось изучение функциональной морфологии фибробластов крыс и человека при старении и возраст-ассоциированных гиперпластических процессах предстательной железы.
Для достижения поставленной цели были поставлены и последовательно решены следующие задачи:
-
изучить особенности структурно-функциональной организации фибробластов предстательной железы крыс и человека при старении;
-
верифицировать транскрипционные факторы - протеины CXCL12 и WEDC1 в фибробластах предстательной железы и изучить изменения их экспрессии при естественном и индуцированном (радиационном) старении;
-
описать изменения экспрессии протеинов CXCL12 и WEDC1 в фибробластах предстательной железы человека при развитии в ней гиперпластических процессов, ассоциированных со старением;
-
определить онкопрогностическую значимость экспрессии протеинов CXCL12 и WEDC1 в фибробластах предстательной железы человека при возраст-ассоциированных гиперпластических процессах;
-
изучить роль фибробластов и экспрессируемых ими транскрипционных факторов дифференцировки в регуляции пролиферативной активности эпителиальных клеток простаты;
-
оценить биологическую активность коротких пептидов Т-32, Т-38 и кардиогена на функциональную активность фибробластов как потенциальных геропротекторных препаратов.
Научная новизна и практическая значимость работы
Впервые проведено детальное исследование структурно-функциональной организации основных клеток микроокружения предстательной железы - фибробластов при естественном старении у человека и при моделировании старения у крыс. Изучена функциональная морфология фибробластов при развитии в предстательной железе человека гиперпластических процессов, ассоциированных со старением — ДГПЖ и карциномы. Показано, что среди всей популяции фибробластов предстательной железы человека и крыс наиболее распространены клетки, экспрессирующие транскрипционные факторы дифференцировки -протеины WEDC1 и CXCL12. Установлено, что ультраструктура WEDC1/CXCL12 - экспрессирующих фибробластов отражает их высокую функциональную активность в процессе всего онтогенеза простаты, что дает основание предполагать активное влияние транскрипционных факторов, экспрессируемых фибробластами, на развитие инволюционных процессов в предстательной железе. Показано достоверное снижение экспрессии протеинов CXCL12 и WEDC1 в фибробластах предстательной железы человека при естественном старении, что свидетельствует о недостаточной сигнальной регуляции функции предстательной железы в пожилом и старческом возрасте.
Впервые установлено, что при развитии в предстательной железе гиперпластических процессов, ассоциированных со старением, происходит достоверное изменение экспрессии транскрипционных факторов фибробластов, которое характеризуется различной динамикой при ДГПЖ и карциноме.
Установлено, что синтетические короткие пептиды Т-32, Т-38 и кардиоген обладают способностью активно усиливать экспрессию протеинов CXCL12 и WEDC1, синтез которых достоверно снижается в стареющих культурах фибробластов предстательной железы. Показано, что параллельно с усилением экспрессии сигнальных факторов
дифференцировки фибробластов в монокультурах при их старении, пептиды Т-32, Т-38 и кардиоген значительно усиливают пролиферативную активность эпителиальных клеток простаты, ко-культивированных с фибробластами и поднимают ее практически до уровня, свойственного молодым культивируемым клеткам.
Полученные данные позволяют считать, что фибробласты простаты, являясь основными клетками ее микроокружения, принимают активное участие в паракринных механизмах регуляции развития гиперпластических процессов в предстательной железе, ассоциированных со старением, через изменение экспрессии ключевых факторов их дифференцировки - протеинов CXCL12 и WEDC1.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Среди всей популяции фибробластов предстательной железы человека и крыс наиболее распространены клетки, экспрессирующие транскрипционные факторы дифференцировки - протеины WEDC1 и CXCL12. Ультраструктура WEDC1/CXCL12 - экспрессирующих фибробластов отражает их высокую функциональную активность в процессе всего онтогенеза простаты.
-
При преждевременном (радиационном) старении у крыс отмечается дезорганизация органоидов фибробластов с сохранением секреторными гранулами достаточной морфологической стабильности, что отражает активное влияние транскрипционных факторов, экспрессируемых фибробластами, на развитие инволюционных процессов в предстательной железе.
-
При естественном старении в фибробластах предстательной железы человека происходит достоверное снижение экспрессии транскрипционных факторов дифференцировки - протеинов CXCL12 и WEDC1, что существенным образом негативно сказывается на сигнальной регуляции функции предстательной железы в пожилом и старческом возрасте.
-
При развитии в предстательной железе гиперпластических процессов, ассоциированных со старением, происходит достоверное изменение экспрессии транскрипционных факторов фибробластов, которое характеризуется различной динамикой при ДГПЖ и карциноме.
-
Короткие пептиды Т-32, Т-38 и кардиоген обладают способностью активно усиливать экспрессию протеинов CXCL12 и WEDC1, синтез которых достоверно снижается в стареющих культурах фибробластов предстательной железы, что приводит к усилению пролиферативной активности эпителиальных клеток простаты, ко-культивированных с фибробластами.
-
Фибробласты простаты, являясь основными клетками ее микроокружения, принимают активное участие в паракринных механизмах регуляции развития гиперпластических процессов в
предстательной железе, ассоциированных со старением, через
изменение экспрессии ключевых факторов их дифференцировки -
протеинов CXCL12hWEDC1.
Апробация и реализация результатов исследования
Материалы диссертации доложены и обсуждены на XV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2008), мемориальной конференции патологов, посвященной памяти члена-корреспондента РАМН Ю.Л. Перова (Москва, 2009), Российско-Белорусском симпозиуме «Роль коммуникационных систем в развитии опухолей» (Смоленск, 2009), межобластной геронтологической конференции (Белгород, 2009), Межрегиональной научно-практической конференции «Медицинские проблемы пожилых» (Йошкар-Ола, 2009), V научно-практической геронтологической конференции с международным участием «Пушковские чтения» (2009).
Результаты исследований используются в научно-педагогической и практической деятельности Санкт-Петербургского института биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН, ГУ НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН, клиники «Оркли» (Санкт-Петербург), медицинском факультете Белгородского государственного университета.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них I статья в журнале по перечню ВАК, 2 статьи в сборниках и 5 тезисов.
Связь с научно-исследовательской работой Института
Диссертационная работа является научной темой, выполняемой по основному плану НИР Санкт-Петербургского института биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы с изложением материала и методов исследования, 3 глав собственных исследований, главы обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Работа иллюстрирована 30 рисунками и содержит 4 таблицы. Текст диссертации изложен на 144 страницах. Список литературы содержит 277 источников (25 отечественных и 252 зарубежных).
