Effetti dell'acquisizione del fenotipo senescente sulle cellule staminali dell'epitelio pigmentato retinico

Regenerative medicine approaches based on mesenchymal stem cells (MSCs) are being investigated to treat several aging-associated diseases, including age-related macular degeneration (AMD). Loss of retinal pigment epithelium (RPE) cells occurs early in AMD, and their transplant has the potential to slow disease progression. The human RPE contains a subpopulation of cells - adult RPE stem cells (RPESCs) – that are capable of self-renewal and of differentiating into RPE cells in vitro. However, age-related MSC changes involve loss of function and acquisition of a senescence-associated secretory phenotype (SASP), which can contribute to the maintenance of a chronic state of low-grade inflammation in tissues and organs. In a previous study we isolated, characterized, and differentiated RPESCs. Here, we induced replicative senescence in RPESCs and tested their acquisition of the senescence phenotype and the SASP as well as the differentiation ability of young and senescent RPESCs. Senescent RPESCs showed a significantly reduced proliferation ability, high senescence-associated β-galactosidase activity, and SASP acquisition. RPE-specific genes were downregulated and p21 and p53 protein expression was upregulated. These findings document the effects of senescence and SASP acquisition on RPESC differentiation ability and highlight the need for a greater understanding of their role in AMD pathogenesis.

Gli approcci di medicina rigenerativa basati su cellule staminali mesenchimali (MSC) sono stati studiati per trattare diverse malattie associate all'invecchiamento, inclusa la degenerazione maculare legata all'età (DMLE). La perdita delle cellule dell'epitelio pigmentato retinico (EPR) si verifica all'inizio della DMLE e il loro trapianto ha il potenziale per rallentare la progressione della malattia. L'EPR umano contiene una sottopopolazione di cellule - cellule staminali EPR adulte (RPESC) - che sono in grado di auto-rinnovarsi e di differenziarsi in cellule RPE in vitro. Tuttavia, i cambiamenti di MSC correlati all'età comportano perdita di funzione e acquisizione di un fenotipo secretorio associato alla senescenza (SASP), che può contribuire al mantenimento di uno stato cronico di infiammazione di basso grado nei tessuti e negli organi. In uno studio precedente abbiamo isolato, caratterizzato e RPESC differenziati. In questa sperimentazione abbiamo indotto senescenza replicativa in RPESCs e testato la loro acquisizione del fenotipo della senescenza e della SASP così come la capacità di differenziazione di RPESC giovani e senescenti. Gli RPESC senescenti hanno mostrato una capacità di proliferazione significativamente ridotta, un'alta attività β-galattosidasi associata alla senescenza e l'acquisizione di SASP. I geni specifici per RPE erano sottoregolati e l'espressione della proteine p21 e p53 era sovraregolata. Questi risultati documentano gli effetti della senescenza e dell'acquisizione di SASP sulla capacità di differenziazione di RPESC e sottolineano la necessità di una maggiore comprensione del loro ruolo nella patogenesi della DMLE.