노화는 계속되는 세포분열로 telomere의 길이가 매우 짧거나 또는 oncogene, 산화성 물질 등 여러 스트레스에 의하여 유발된다. 세포내 노화로 인하여 telomere 기능에 이상이 생기면 DNA damage response가 일어나게 되고 회복할 수 없는 경우, 결국 염색체의 비분리 현상이나 염색체 말단간의 융합에 의하여 염색체의 불안정성이 증가하게 된다. 또한 식이제한요법은 ...
노화는 계속되는 세포분열로 telomere의 길이가 매우 짧거나 또는 oncogene, 산화성 물질 등 여러 스트레스에 의하여 유발된다. 세포내 노화로 인하여 telomere 기능에 이상이 생기면 DNA damage response가 일어나게 되고 회복할 수 없는 경우, 결국 염색체의 비분리 현상이나 염색체 말단간의 융합에 의하여 염색체의 불안정성이 증가하게 된다. 또한 식이제한요법은 산화적 스트레스를 감소하여 세포노화를 억제하고 수명을 연장시키는 것으로 보고되었으며, 에너지 대사에 중요한 포도당을 이용한 포도당제한요법이 널리 이용된다. 본 연구는 피부의 섬유아세포를 계대배양하면서 노화를 진행시켰으며, 이때 포도당 농도를 저농도 (0.55 mM), 정상 농도 (5.5 mM), 고농도 (25 mM)의 3가지 조건으로 조절, 유지하면서 염색체 불안정성과의 관계를 살펴보았다. 본 실험에서 passage 12, 14, 16, 18, 20의 유전적 변화를 살펴본 결과, 비정상 세포에 비하여 정상 세포의 비율이 높았으며, 비정상은 수적 이상 (삼염색체), 구조적 이상, 다배수체로 구분하였다. 먼저, 수적 이상을 보면 분열세포에서는 passage가 지날수록 점차 감소하였으나, 미분열세포를 이용한 형광동소보합법으로 확인해 본 결과 passage와의 상관성은 거의 없이 매우 낮은 비율로 관찰되었고, 포도당 농도와 비교시에도 유의한 차이는 볼 수 없었다. 수적 이상 중에서 삼염색체 10이 대부분을 차지하였고, 그 외 삼염색체 2, 삼염색체 6, 삼염색체 9, 삼염색체 22가 매우 낮은 비율로 관찰되었다. 구조적 이상은 passage가 지날수록 그리고 포도당 농도가 높을수록 증가하는 것을 볼 수 있었으며, 이중절 염색체가 높은 비율을 차지하였고, 그 외 첨가, 전좌, 결실, 역위 등이 관찰되었다. 다배수체는 passage 경과나 포도당 농도와의 유의한 차이는 나타나지 않고 매우 낮은 비율로 관찰되었다. 또한 본 실험을 통하여 세포분열 능력은 passage가 지날수록 그리고 포도당 농도가 높을수록 감소하는 것을 볼 수 있었다. 결론적으로 세포 노화가 진행될수록 그리고 이때 포도당 함량이 많을수록 염색체의 불안정이 증가되며 특히 구조적 이상과 상관관계가 높은 것으로 확인되었다. 이를 다시 말하면 식이제한이 세포 노화 과정에서 나타나는 염색체 불균형을 감소시키며, 세포분열 능력을 오래 지속시킬 수 있어 결국 항 노화와 분열증식 능력 연장에 영향을 끼치므로 이에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.
노화는 계속되는 세포분열로 telomere의 길이가 매우 짧거나 또는 oncogene, 산화성 물질 등 여러 스트레스에 의하여 유발된다. 세포내 노화로 인하여 telomere 기능에 이상이 생기면 DNA damage response가 일어나게 되고 회복할 수 없는 경우, 결국 염색체의 비분리 현상이나 염색체 말단간의 융합에 의하여 염색체의 불안정성이 증가하게 된다. 또한 식이제한요법은 산화적 스트레스를 감소하여 세포노화를 억제하고 수명을 연장시키는 것으로 보고되었으며, 에너지 대사에 중요한 포도당을 이용한 포도당제한요법이 널리 이용된다. 본 연구는 피부의 섬유아세포를 계대배양하면서 노화를 진행시켰으며, 이때 포도당 농도를 저농도 (0.55 mM), 정상 농도 (5.5 mM), 고농도 (25 mM)의 3가지 조건으로 조절, 유지하면서 염색체 불안정성과의 관계를 살펴보았다. 본 실험에서 passage 12, 14, 16, 18, 20의 유전적 변화를 살펴본 결과, 비정상 세포에 비하여 정상 세포의 비율이 높았으며, 비정상은 수적 이상 (삼염색체), 구조적 이상, 다배수체로 구분하였다. 먼저, 수적 이상을 보면 분열세포에서는 passage가 지날수록 점차 감소하였으나, 미분열세포를 이용한 형광동소보합법으로 확인해 본 결과 passage와의 상관성은 거의 없이 매우 낮은 비율로 관찰되었고, 포도당 농도와 비교시에도 유의한 차이는 볼 수 없었다. 수적 이상 중에서 삼염색체 10이 대부분을 차지하였고, 그 외 삼염색체 2, 삼염색체 6, 삼염색체 9, 삼염색체 22가 매우 낮은 비율로 관찰되었다. 구조적 이상은 passage가 지날수록 그리고 포도당 농도가 높을수록 증가하는 것을 볼 수 있었으며, 이중절 염색체가 높은 비율을 차지하였고, 그 외 첨가, 전좌, 결실, 역위 등이 관찰되었다. 다배수체는 passage 경과나 포도당 농도와의 유의한 차이는 나타나지 않고 매우 낮은 비율로 관찰되었다. 또한 본 실험을 통하여 세포분열 능력은 passage가 지날수록 그리고 포도당 농도가 높을수록 감소하는 것을 볼 수 있었다. 결론적으로 세포 노화가 진행될수록 그리고 이때 포도당 함량이 많을수록 염색체의 불안정이 증가되며 특히 구조적 이상과 상관관계가 높은 것으로 확인되었다. 이를 다시 말하면 식이제한이 세포 노화 과정에서 나타나는 염색체 불균형을 감소시키며, 세포분열 능력을 오래 지속시킬 수 있어 결국 항 노화와 분열증식 능력 연장에 영향을 끼치므로 이에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.
Aging is a complex process which leads chronic diseases in later life and eventually death. What causes the aging process seems diverse, and genomic instability has been considered one of them. Caloric restriction (CR) is the most effective non-invasive regimen retarding the aging process in laborat...
Aging is a complex process which leads chronic diseases in later life and eventually death. What causes the aging process seems diverse, and genomic instability has been considered one of them. Caloric restriction (CR) is the most effective non-invasive regimen retarding the aging process in laboratory model organisms and possibly in human. In spite of accumulated knowledge on the aging and CR for several decades, the direct evidence is insufficient to explain interaction between cellular senescence, glucose levels, and genomic instability in chromosome level. In this study, we grew human dermal fibroblasts (HDFs) in culture medium containing different concentrations of glucose (0.55, 5.5 and 25 mM) and observed karyotype and chromosomal morphologies during cellular senescence. We found that chromosomal abnormalities were gradually increased toward late passage and toward higher glucose treatment. There were several structural abnormalities including appearance of dicentric chromosomes during cellular senescence. Interestingly, numerical abnormalities were gradually decreased toward late passage and were not associated with glucose levels. In particular, chromosome 10 trisomy was the dominant numerical abnormality observed in this specific HDF culture. In conclusion, our results indicate that cellular senescence accompanied with mechanical inaccuracy for chromosomal segregation, and then followed by diverse structural abnormalities because of impairment of DNA repair. Low glucose (CR) ameliorates structural abnormalities of chromosome, and high glucose accelerates these abnormalities.
Aging is a complex process which leads chronic diseases in later life and eventually death. What causes the aging process seems diverse, and genomic instability has been considered one of them. Caloric restriction (CR) is the most effective non-invasive regimen retarding the aging process in laboratory model organisms and possibly in human. In spite of accumulated knowledge on the aging and CR for several decades, the direct evidence is insufficient to explain interaction between cellular senescence, glucose levels, and genomic instability in chromosome level. In this study, we grew human dermal fibroblasts (HDFs) in culture medium containing different concentrations of glucose (0.55, 5.5 and 25 mM) and observed karyotype and chromosomal morphologies during cellular senescence. We found that chromosomal abnormalities were gradually increased toward late passage and toward higher glucose treatment. There were several structural abnormalities including appearance of dicentric chromosomes during cellular senescence. Interestingly, numerical abnormalities were gradually decreased toward late passage and were not associated with glucose levels. In particular, chromosome 10 trisomy was the dominant numerical abnormality observed in this specific HDF culture. In conclusion, our results indicate that cellular senescence accompanied with mechanical inaccuracy for chromosomal segregation, and then followed by diverse structural abnormalities because of impairment of DNA repair. Low glucose (CR) ameliorates structural abnormalities of chromosome, and high glucose accelerates these abnormalities.
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