The influence of Nrf2 transcription factor and ageing on the structural changes in murine aorta

Podczas procesu starzenia się komórki wchodzą w stan senescencji, który cechuje się nieodwracalnym zahamowaniem proliferacji przy jednoczesnym zachowaniu pełnej aktywności metabolicznej. Deregulacja niektórych szlaków komórkowych może prowadzić do przedwczesnej senescencji i zmian fenotypowych podobnych do tych obserwowanych w fizjologicznym starzeniu. Jednym z białek odpowiedzialnym za utrzymywanie homeostazy komórek budujących ściany naczyń krwionośnych jest czynnik transkrypcyjny Nrf2. Nasze wcześniejsze badania pokazały, że brak jego aktywności prowadzi do przedwczesnej senescencji w aorcie u myszy. Celem przedstawionych w pracy badań było sprawdzenie, czy procesowi przedwczesnego starzenia spowodowanego brakiem aktywności transkrypcyjnej Nrf2 towarzyszy powstawanie zmian strukturalnych w architekturze ściany aorty, które są typowe dla fizjologicznego starzenia. Doświadczenia zostały przeprowadzone na młodych (8-tygodniowych) oraz starych (12-miesięcznych) myszach pozbawionych aktywności transkrypcyjnej Nrf2 (tKO) oraz odpowiednich myszach kontrolnych (WT). Wykazano, że w porównaniu do myszy WT, brak aktywności Nrf2 powoduje zmniejszenie szerokości warstwy środkowej, rearanżację włókien elastyny i nasiloną depozycję kolagenu u myszy młodych. Podobne efekty uwidoczniono u starych myszy zarówno WT jak i tKO. Kalcyfikacja aorty w większym stopniu związana jest z wiekiem myszy niż z niedoborem aktywności Nrf2. Podsumowując, przedwczesne starzenie aorty u myszy pozbawionych aktywności transkrypcyjnej Nrf2 jest związane z obecnością niektórych zmian strukturalnych charakterystycznych dla fizjologicznego starzenia. Zaistniałe zmiany mogą predysponować do wystąpienia chorób układu krążenia, które fizjologicznie zależne są od wieku.

During cellular aging, cells adopt the senescence state, which is defined as an irreversible cell cycle arrest with simultaneously maintained metabolic activity. Deregulation of various metabolic pathways may lead to premature senescence and accelerate development of ageing phenotype. Nrf2 transcription factor was demonstrated to maintain vascular cells homeostasis. Our previous studies revealed that lack of transcriptional activity of Nrf2 leads to premature senescence in murine aorta. The aim of the study was to investigate, whether premature senescence, induced by lack of Nrf2 transcriptional activity, implicate changes in aortic wall architecture, which are characteristic for physiological ageing. The following experiments were conducted with the use of young (8 weeks old) and old (12 months old) mice lacking Nrf2 transcriptional activity (tKO) and a control group of wild type mice (WT). The results indicate, that in comparison to WT, lack of Nrf2 activity leads to decrease in width of media layer, rearrangement of elastin fibers and increase of collagen deposition in young mice. Similar outcomes were observed in WT and tKO old mice. Aortic calcification was rather affected by ageing than lack of Nrf2 transcriptional activity. In conclusion, premature senescence of murine aorta devoid of Nrf2 transcriptional activity is associated with several structural changes, characteristic for physiological ageing. Such phenotype may accelerate the progression of aged-dependent cardiovascular diseases.