Ο βιολογικός ρόλος των γλυκοζαμινογλυκανών στην δερματική αντιγήρανση

Abstract

Context: The anti-inflammatory and anti-oxidative property of Chios mastic gum oil (CMGO) has been recorded in various human diseases so far. However, its effect on aging of human skin has not yet been studied. In addition, the role of fibroblasts in the cellular aging mechanism remains still elusive, thus providing a research field for futher insight and crucial in understanding the biology of aging. Objective: This study assesses the effect of CMGO in the growth of human dermal fibroblasts, the synthesis and secretion of HA (Hyaluronic Acid), and Τelomerase activity (TE). Moreover, dermal fibroblast cultures of certain age groups are treated with "conditioned media” to study the variations of these agents in "in vitro" skin aging. Materials and methods: Strains of dermal fibroblasts were obtained from twelve (12) healthy male and female donors aged from 18 to 35 years old, and from three healthy males and three females ( 6 in total) over the age of 60, and were developed after tissue dissection. During the 18- month study duration, "in vitro" ageing of the established dermal fibroblast cultures was compared to the synchronous "in vitro" ageing of HDFa (control cell line). Serum-free near confluent fibroblast (~ 90%) cultures were used for obtaining CM (conditioned media). The effect of early passage CM on elderly cell cultures was then studied, and contrariwise. The potential effect of CMGO on cell proliferation was examined with determination of growth curves, whilst to demonstrate its effect on cell proliferation and HA metabolism, the secretion of HA, HAS-1, HYAL-1 and the expression of Telomerase activity in fibroblast cultures were studied. Results:Aging is accompanied by decrease in the number of dermal fibroblasts in part due to their decreased proliferation capacity. Within adult donors, CMGO treatment had anti-proliferative effect on both early- and late- passaged fibroblasts obtained from donors of either age group when compared to their controls. Data from the same period indicated that CMGO caused a concentration-dependent inhibition of cell proliferation. Hyaluronic Acid decreases post- CMGO effect and the mechanism underlying lowered Hyaluronic acid secretion is generated by significantly impaired ability to synthesize new Hyaluronic Acid (at constant rates of degradation) in terms of metabolism.Conclusions: Cellular growth of human dermal fibroblasts depends on donor age and cell passage. At the same time, cell proliferation and the rate of cell growth of dermal fibroblasts decreases with aging. CMGO treatment was found to inhibit cell proliferation with an accompanying reduction in HA secretion.

Εισαγωγή: Η αντιφλεγμονώδης και αντιοξειδωτική ιδιότητα του μαστιχελαίου (Chios mastic gum oil- CMGO) της Χίου (Ένωση Μαστιχοπαραγωγών Χίου) είναι επιστημονικά τεκμηριωμένη σε διάφορες ανθρώπινες ασθένειες στον παρόντα χρόνο. Ωστόσο, η επίδρασή της στη γήρανση του ανθρώπινου δέρματος δεν έχει μελετηθεί. Επίσης, η συμμετοχή των ινοβλαστών στον μηχανισμό της κυτταρικής γήρανσης καθ’αυτό παραμένει ένα πεδίο γνώσης αδιευκρίνιστο και καίριο στην κατανόηση της βιολογίας της ενδογενούς γήρανσης. Στόχος: Η μελέτη αυτή αξιολογεί την επίδραση του μαστιχέλαιου στην ανάπτυξη ανθρώπινων δερματικών ινοβλαστών, τη σύνθεση και την έκκριση του Υαλουρονικού Οξέος (Υ.Ο.) και της δραστηριότητας του ενζύμου της Τελομεράσης (ΤΕ). Επιπλέον, οι παράγοντες αυτοί μελετώνται υπό επίδραση «ρυθμισμένου» θρεπτικού υλικού κατά την κυτταρική ανάπτυξη ινοβλαστών διαφόρων ηλικιών. Υλικά και μέθοδοι: Βιοψίες δερματικών ινοβλαστών ελήφθησαν από δώδεκα (12) υγιείς δότες ηλικίας 18 έως 35 ετών (άνδρες και γυναίκες ίσοι σε αριθμό) και από 3 υγιείς άνδρες και 3 υγιείς γυναίκες (6 συνολικά) ηλικίας άνω των 60 ετών, οι οποίες κατόπιν επώασης, οδήγησαν στην εγκατάσταση ανάλογων κυτταροκαλλιεργειών. Κατά τη διάρκεια της 18μηνης διάρκειας μελέτης, η γήρανση in vitro των καθιερωμένων καλλιεργειών δερματικών ινοβλαστών συγκρίθηκε με την σύγχρονη in vitro γήρανση των HDFa που χρησίμευσαν ως ομάδα ελέγχου. Καλλιέργειες ινοβλαστών (~ 90% συρροής) στερούμενες πλήρους θρεπτικού μέσου χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή «ρυθμισμένου μέσου -conditioned media (CM)». Η επίδραση «νεαρής ηλικίας» CM σε ηλικιωμένες κυτταρικές καλλιέργειες μελετήθηκε, και αντίστροφα. Η πιθανή επίδραση του CMGO στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό εξετάστηκε με τον σχηματισμό Καμπυλών Ανάπτυξης, ενώ για να μελετηθεί η επίδρασή του στον κυτταρικό μεταβολισμό του Υαλουρονικού Οξέος (Υ. Ο.) ανιχνεύτηκαν ποσοτικά το Υ.Ο., η Συνθετάση 1 του Υ.Ο., η Υαλουρονιδάση 1 του Υ. Ο καθώς και η δραστηριότητα του ενζύμου της Τελομεράσης. Αποτελέσματα: Η γήρανση συνοδεύεται από μείωση του αριθμού των δερματικών ινοβλαστών εν μέρει εξαιτίας της μειωμένης ικανότητας πολλαπλασιασμού τους .Μεταξύ ενηλίκων, η επίδραση με μαστιχέλαιο (CMGO) είχε ανασταλτικό χαρακτήρα στην κυτταρική ανάπτυξη τόσο των νεαρών όσο και των ώριμων ινοβλαστών που ελήφθησαν από δότες οιασδήποτε από τις δύο ηλικιακές ομάδες. Δεδομένα από την ίδια περίοδο, έδειξαν ότι το CMGO προκάλεσε δοσοεξαρτώμενη αναστολή του κυτταρικού πολλαπλασιασμού. Το Υαλουρονικό Οξύ μειώνεται στην επίδραση με μαστιχέλαιο κι η μείωση της έκκρισης Υαλουρονικού Οξέος κατόπιν επίδρασης μαστιχέλαιου στις καλλιέργειες μελέτης αποδίδεται αποκλειστικά σε επίπεδο μεταβολικό στην σημαντικά μειωμένη ικανότητα σύνθεσης νέου Υ.Ο. υπό σταθερούς ρυθμούς αποδόμησής του.Συμπεράσματα: Η κυτταρική ανάπτυξη των ανθρώπειων δερματικών ινοβλαστών επηρεάζεται από την ηλικία του δότη και την ηλικιακή κλίμακα (γενεά- passage) της. Συνάμα, η κυτταρική ανάπτυξη και ο ρυθμός διπλασιασμού των δερματικών ινοβλαστών μειώνεται κατά την διαδικασία της γήρανσης. Η επίδραση με μαστιχέλαιο βρέθηκε ότι αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων με συνοδό μείωση στην έκκριση Υ.Ο.