Action promitotique d'Oenothera Biennis sur les fibroblastes cutanés humains sénescents, partie 2
Jul 04, 2023
3. Débat
Dans cette étude, nous avons étudié l'effet d'un extrait cellulaire hydrophile d'Oenothera biennis (ObHEx) sur la sénescence cellulaire, car il a montré des propriétés anti-âge cutanées lorsqu'il a été testé dans des modèles in vitro et ex vivo [18]. Nous avons utilisé un modèle sénescent similaire de NHDF soumis à SIPS pour un traitement avec H2O2 [21,22].
Le glycoside de cistanche peut également augmenter l'activité de la SOD dans les tissus cardiaques et hépatiques et réduire considérablement la teneur en lipofuscine et en MDA dans chaque tissu, piégeant efficacement divers radicaux réactifs de l'oxygène (OH-, H₂O₂, etc.) et protégeant contre les dommages à l'ADN causés par des radicaux OH. Les glycosides phényléthanoïdes de Cistanche ont une capacité de piégeage robuste des radicaux libres, une capacité de réduction supérieure à celle de la vitamine C, améliorent l'activité de la SOD dans la suspension de sperme, réduisent la teneur en MDA et ont un certain effet protecteur sur la fonction de la membrane du sperme. Les polysaccharides Cistanche peuvent améliorer l'activité de la SOD et du GSH-Px dans les érythrocytes et les tissus pulmonaires de souris sénescentes expérimentalement causées par le D-galactose, ainsi que réduire la teneur en MDA et en collagène dans les poumons et le plasma et augmenter la teneur en élastine, ont un bon effet de piégeage sur le DPPH, prolonge le temps d'hypoxie chez les souris sénescentes, améliore l'activité de la SOD dans le sérum et retarde la dégénérescence physiologique du poumon chez les souris expérimentalement sénescentes Avec la dégénérescence morphologique cellulaire, des expériences ont montré que Cistanche a la bonne capacité antioxydante et a le potentiel d'être un médicament pour prévenir et traiter les maladies du vieillissement cutané. Dans le même temps, l'échinacoside dans Cistanche a une capacité significative à piéger les radicaux libres DPPH et la capacité de piéger les espèces réactives de l'oxygène et de prévenir les radicaux libres-
induit la dégradation du collagène et a également un bon effet réparateur sur les dommages causés par les anions radicaux libres de la thymine.

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Pour comprendre le mécanisme d'action d'ObHEx sur les fibroblastes dermiques humains sénescents, par la révélation des voies biologiques altérées par l'extrait, nous avons réalisé une approche protéomique ultra-profonde par spectrométrie de masse indépendante des données. Elle nous a permis d'obtenir l'analyse du protéome des cellules sénescentes la plus complète à ce jour et, pour la première fois, la quantification simultanée de nombreux marqueurs de sénescence.
Tout d'abord, pour évaluer l'induction de la sénescence par traitement H2O2 sur les cellules NHFD, nous avons quantifié les marqueurs de sénescence connus. Nos données protéomiques ont confirmé l'induction de la sénescence par le stress oxydatif : en effet, nous avons observé des niveaux altérés de marqueurs de sénescence déjà connus liés à l'augmentation du contenu lysosomal (GLB1 et FUCA1), des dommages à l'ADN (ATR, ATM, MACROH2A1 et MACRO2A2) et du cycle cellulaire en phase G2. arrestation (CDK1NA et MKI67). De plus, l'analyse de l'enrichissement des voies des protéines les plus régulées négativement dans les cellules traitées par H2O2 par rapport aux cellules témoins indique une mitose, reflétant l'arrêt de la prolifération sénescente.
En comparant le protéome des cellules SIPS NHDF traitées avec ObHEx versus celles non traitées, nous avons constaté que le traitement avec l'extrait était capable de restaurer partiellement les niveaux de protéines et de complexes jouant un rôle crucial dans plusieurs étapes de la mitose. L'incubation d'ObHEx a augmenté les niveaux de CDK1, une protéine mitotique clé qui déclenche l'entrée en mitose en formant un complexe avec la cycline B [34]. De plus, les cinq sous-unités du complexe de condensine I ont été régulées positivement. Ce complexe est composé de deux sous-unités de maintien structurel des chromosomes (SMC), SMC2 et SMC4, et de trois sous-unités non SMC, NCAPD2, NCAPH et NCAPG. Dans la prométaphase, la fonction du complexe condensine I est de favoriser la condensation de type des chromosomes par l'introduction de superenroulements positifs dans l'ADN de manière dépendante de l'ATP [35]. En plus de cela, l'extrait a régulé positivement KNTC1, NUF2 et TRIP13, qui sont trois protéines associées au kinétochore, un grand complexe qui, pendant la prométaphase, relie la chromatine centromérique aux microtubules des pôles opposés du fuseau pour favoriser la ségrégation des chromatides soeurs [ 36,37]. Une restauration partielle des niveaux de protéines MCM a également été détectée. Ces protéines sont au cœur du complexe d'hélicase de réplication qui déroule l'ADN double brin pour fournir des brins simples comme matrices pour l'ADN polymérase. Le complexe MCM est converti en une hélicase active pendant la phase S mais est déjà chargé sur la chromatine pendant la télophase [38,39]. L'extrait a également augmenté les niveaux d'IQGAP3, de PBK et de DHFR. Le premier, IQGAP3, est un régulateur important de la progression mitotique car il favorise l'activité de cdk7, essentielle à l'activation de Cdc2 [40,41] ; La PBK est une kinase active uniquement en mitose ; lorsqu'il est phosphorylé, il interagit avec p53, le déstabilisant et atténuant la voie de dégradation de l'ADN [42] ; et la DHFR est une enzyme clé dans la biosynthèse de l'ADN dont les niveaux sont nettement atténués dans les fibroblastes humains sénescents [43].
Des tests bio-orthogonaux ont également montré la capacité d'ObHEx à inverser partiellement les caractéristiques de la sénescence, à savoir l'activité lysosomale et l'arrêt du cycle cellulaire. En effet, pour vérifier si la restauration de l'expression des protéines mitotiques par ObHEx se traduit par la réactivation du cycle cellulaire, nous avons réalisé des expériences FACS (Fluorescence Activated Cell Sorting) sur des cellules SIPS NHDF traitées ou non avec l'extrait. Ils ont montré qu'ObHEx était capable de réduire la fraction de cellules bloquées en phase G2 et de favoriser leur ré-entrée dans le cycle cellulaire des cellules sénescentes.
4. Matériels et méthodes
4.1. Culture de cellules
Des fibroblastes dermiques humains normaux (NHDF ; Promocell) ont été cultivés dans du milieu Eagle modifié de Dulbecco (DMEM ; Gibco) additionné de 10 % de sérum bovin fœtal (FBS ; Gibco) et de 500 U/mL de pénicilline-streptomycine (Gibco) dans 95 % d'air. , 5 % de CO2 et une atmosphère humidifiée à 37 ◦C.

4.2. Induction de la sénescence prématurée induite par le stress (SIPS)
Un total de 10 1200 000 cellules NHDF ont été ensemencées dans chacune des boîtes de culture cellulaire de 60 mm, un jour avant leur incubation avec 100 µM H2O2 à 37 ◦C pendant 2 h [21,22]. Ensuite, le H2O2 a été lavé avec une solution saline tamponnée au phosphate (PBS; Gibco) pour terminer le traitement et les cellules ont été cultivées dans un milieu normal pendant 4 jours. Pour les cellules non sénescentes, utilisées comme contrôle, des cellules NHDF 2240 000 ont été ensemencées dans chacune des boîtes de culture cellulaire de 60 mm. L'expérience a été réalisée en 5 répétitions biologiques.
4.3. Préparation d'extrait hydrophile d'Oenothera Biennis (ObHEx)
L'extrait a été préparé dans les laboratoires d'Arterra Bioscience SpA [18]. Les cultures cellulaires ont été obtenues à partir de feuilles de plantes Oenothera biennis (fournies par GEEL Floricultura ss) en induisant la prolifération de cellules méristématiques sur des plaques de gélose solide jusqu'aux cals obtenus. Les cellules ont été transférées dans le milieu de croissance liquide (Gamborg B5, additionné d'acide 2,4 dichlorophénoxy acétique (1 mg/L), d'adénine (1 mg/L) et de kinétine (0.01 mg/L )) et cultivées sous forme de cultures en suspension sous agitation orbitale. Une fois les cultures d'environ 150 g/L obtenues, les cellules ont été collectées et lysées dans du PBS à pH 7,4 pour préparer un extrait hydrosoluble. Après lyophilisation, la poudre obtenue a été dissoute dans de l'eau ou des milieux de culture cellulaire aux concentrations appropriées pour le test.
4.4. Traitement à l'extrait hydrophile d'Oenothera Biennis (ObHEx)
Les cellules NHDF ont été incubées pendant 24 h avec 0.01 % (p/v) d'ObHEx dans un milieu complet. Par la suite, les cellules ont été lavées trois fois avec du PBS et traitées pendant 24 heures supplémentaires avec 0,01 % (p/v) d'ObHEx dans un milieu sans sérum. Elles ont ensuite été détachées par trypsinisation, centrifugées à 500 g pendant 10 min à 4 ◦C, et lavées deux fois avec du PBS. Les cellules témoins non traitées ont subi les mêmes incubations sans ObHEx.
4.5. Préparation des échantillons pour l'analyse protéomique
Les pastilles ont été remises en suspension dans 60µL de tampon de test de radioimmunoprécipitation (RIPA) et lysées par sonication. La concentration en protéines des lysats cellulaires a été quantifiée à l'aide d'un kit d'analyse de protéines DC™ (Biorad ; #5000112). La digestion sur colonne micro spin S-TrapTM (Protifi, Huntington, CA, USA) a été réalisée sur 50 µg de lysats cellulaires selon les instructions du fabricant. En bref, les échantillons ont été réduits avec 20 mM de tris(2- carboxyéthyl)phosphine (TCEP) et alkylés avec 50 mM de thioacétamide (CAA) pendant 15 min à température ambiante. De l'acide phosphorique aqueux a ensuite été ajouté à une concentration finale de 2,5 %, suivi de l'ajout d'un tampon de liaison S-Trap (90 % de méthanol aqueux, TEAB 100 mM, pH 7,1). Les mélanges ont ensuite été chargés sur des colonnes S-Trap. Cinq étapes de lavage supplémentaires ont été effectuées pour une élimination complète du SDS. Ensuite, les lysats cellulaires ont été digérés avec 2,5 µg de trypsine (Promega) à 47 ◦C pendant 1 h. Après élution, les peptides ont été séchés sous vide, remis en suspension dans 2 % d'ACN, 0,1 % de FA et quantifiés par Nanodrop.
4.6. Identification et quantification des protéines nanoLC-MS/MS
Un total de 400 ng de chaque échantillon a été injecté sur un système de chromatographie liquide haute performance (HPLC) nanoplaque (Bruker Daltonics, Brême, Allemagne) couplé à un timsTOF Pro (Bruker Daltonics, Brême , Allemagne) spectromètre de masse. La séparation HPLC (solvant A : {{30}}, 1 % d'acide formique dans l'eau ; solvant B : 0,1 % d'acide formique dans l'acétonitrile) a été effectuée à 250 L/min à l'aide d'une colonne à émetteur garni (C18, 25 cm × 75 µm 1,6 µm) (Ion Optics, Fitzroy, Australie) en utilisant un gradient d'élution (2 à 13 % de solvant B pendant 41 min ; 13 à 20 % pendant 23 min ; 20 % à 30 % pendant 5 min ; 30 % à 85 % pendant 5 min, et enfin 85 % pendant 5 min pour laver la colonne). Les données de spectrométrie de masse ont été acquises à l'aide de la méthode d'acquisition de fragmentation en série par accumulation parallèle d'analyse indépendante des données (diaPASEF). Les paramètres de la couche étaient les suivants : plage de masse de 400 à 1 200 Da, plage de mobilité de 0,60 à 1,43 1/k0, nombre de fenêtres de mobilité de 1, estimation du temps de cycle de 1,79 s, pas de masse par cycle de 32.
4.7. Traitement des données MS et analyse bioinformatique
L'analyse des données a été réalisée à l'aide du logiciel DIA-NN (version 1.8) [44]. Une recherche dans la base de données humaine UniProtKB/Swiss-Prot Homo sapiens (version février 2021, 20 408 entrées) a été effectuée à l'aide d'un flux de travail sans bibliothèque. À cette fin, les options "FASTA digest for library free search/library generation" et "Deep learning spectra, RTs, and IMs prediction" ont été vérifiées pour la génération d'ions précurseurs. Un maximum de 2 clivages manqués par la trypsine a été autorisé et la modification variable maximale a été fixée à 5. La carbamidométhylation (Cys) a été définie comme la modification fixe, tandis que l'excision de la méthionine N-terminale de la protéine, l'oxydation de la méthionine et l'acétylation N-terminale ont été définies comme variable. modifications. La plage de longueur des peptides a été définie sur 7 à 30 acides aminés, la plage de charge du précurseur de 2 à 4, la plage de précurseur m / z de 300 à 1800 et la plage de fragments d'ion m / z de 200 à 1800. Pour rechercher la masse mère et les ions fragments, la précision a été déduite automatiquement par DIA-NN et a été fixée à environ 13 ppm pour chaque analyse. Les taux de fausses découvertes (FDR) au niveau des protéines et des peptides ont été fixés à 1 %. Le match entre les runs était autorisé. Pour la stratégie de quantification, Robust LC (haute précision) a été utilisé comme indiqué dans la documentation du logiciel, tandis que les paramètres par défaut ont été conservés pour les autres paramètres de l'algorithme.

L'analyse statistique et bioinformatique a été réalisée avec le logiciel Perseus (version 1.6.15) disponible gratuitement sur le site (consulté le 22 juin 2021) [45] et R/R Studio et RStudio version 20 21.09.1 30 (consulté le 12 novembre 2021). Toutes les analyses statistiques R ont été effectuées à l'aide du package R stats. La sortie de la matrice de rapport pg par DIA-NN a été utilisée et les intensités ont été transformées en log2 pour l'analyse statistique. Pour la comparaison statistique, nous avons défini quatre groupes, chacun contenant 5 répétitions biologiques. Nous avons ensuite filtré les données pour ne garder que les protéines avec au moins 3 valeurs valides dans au moins un groupe. Ensuite, les données ont été imputées pour combler les points de données manquants en créant une distribution gaussienne de nombres aléatoires avec un écart type de 33 % par rapport à l'écart type des valeurs mesurées et un écart type de 1,8 vers le bas de la moyenne pour simuler la distribution des valeurs faibles. valeurs de signal. Le test t de Student a été réalisé entre SEN et CTRL FDR < 0,05, S0=0.1 pour confirmer la présence de marqueurs spécifiques à la sénescence. Ensuite, pour déterminer si la différence de taille d'effet entre l'absence ou la présence du traitement est la même pour les cellules où la sénescence a été induite ou non, l'interaction entre les deux facteurs (c'est-à-dire l'induction et le traitement) a été étudiée à l'aide de l'ANOVA à deux facteurs. dans R. Ensuite, les valeurs de p obtenues pour l'interaction des deux facteurs ont été ajustées pour des tests multiples en utilisant la méthode de Benjamini-Hochberg [46] pour contrôler le taux de fausses découvertes (FDR). Enfin, une analyse post hoc Tukey HSD a été réalisée sur des protéines présentant une valeur q < 0,05. Les données de protéomique de spectrométrie de masse ont été déposées auprès du Consortium ProteomeXchange via le référentiel partenaire PRIDE [47] avec l'identifiant de jeu de données PXD034222.
4.8. Coloration ß-galactosidase associée à la sénescence
L'activité de la ß-galactosidase associée à la sénescence (SA-ß-gal) a été évaluée à l'aide d'un kit de coloration Cell Signaling Technology (#9860). Un total de 1250 000 cellules NHDF/puits ont été ensemencées dans une plaque à puits 6- un jour avant SIPS ; alors que, comme contrôle, 250 000 cellules/puits. Après 4 jours dans un milieu normal, les cellules ont été incubées ou non avec 0.01 pour cent (p/v) ObHEx pendant 48 h. Ensuite, ils ont été lavés avec du PBS et traités avec la solution de fixation pendant 15 min. Après deux lavages avec du PBS, les cellules ont été incubées avec la solution de coloration ß-gal (pH final de 6,0) contenant du 5-bromo-4-chloro-3-indolyl- -D-galacto -pyranoside (X-Gal) à 37 ◦C dans un incubateur sec pendant 20 h. Les cellules positives sont bleues. La couleur est due au clivage de X-Gal dans le galactose et le 5-Bromo-4-chloro-3-indoxyl (X) par SA-ß-gal. L'indoxyle est oxydé en 5,50 -dibromo-4,40 -dichloro-indigo qui forme un précipité bleu intense. Le pourcentage de cellules positives dans le nombre total de cellules a été évalué en comptant 100 à 150 cellules dans 5 images sélectionnées au hasard capturées au microscope, pour chaque condition. Les cellules ont été comptées à l'aide du logiciel ImageJ. L'expérience a été réalisée en triple.
4.9. Analyse de tri cellulaire activée par fluorescence
Un total de {{0}} cellules NHDF/puits ont été ensemencées dans une 6-plaque de puits un jour avant SIPS ; alors que, comme contrôle, 50 000 cellules/puits. Après 4 jours dans un milieu normal, les cellules témoins et sénescentes ont été traitées ou non avec 0,01 % (p/v) d'ObHEx pendant 72 h. Ensuite, les cellules ont été incubées en présence de 5 µg/mL de Hoechst 33342 pendant 30 min à 37 ◦C. Après trypsinisation et centrifugation à 500 g pendant 2 min, ils ont été remis en suspension dans 200 µL de PBS. Enfin, la fluorescence cellulaire a été mesurée par un analyseur de cellules BD LSRFortessa. Les données ont été analysées à l'aide du logiciel FlowJo v10.8.1. L'expérience a été réalisée en triple.
5. Conclusions
Le profilage global du protéome associé à la sénescence profonde obtenu ici fournit des centaines de protéines dérégulées par SIPS qui peuvent être exploitées par la communauté scientifique pour mieux comprendre la sénescence et évaluer les effets de nouveaux modulateurs potentiels. De plus, nos travaux prouvent un mécanisme d'action pro-mitotique de l'ObHEx sur les fibroblastes dermiques humains sénescents : via une augmentation de l'expression des protéines mitotiques, il favorise la restauration de la prolifération des cellules sénescentes. Ainsi, sur la base de ces résultats, nous proposons ObHEx comme puissant adjuvant contre la sénescence associée au vieillissement cutané.
Contributions d'auteur:Conceptualisation, SC, MCM et ICG ; méthodologie, SC, KR, IM, CC (Cerina Chhuon) et ICG ; logiciel, KR; enquête, SC, IM, CC (Cerina Chhuon), KT, SF, ADL, IP et CC (Corinne Cordier) ; ressources, MCM et ICG ; rédaction—préparation du projet original, SC et ICG ; rédaction—révision et édition, SC, MCM et ICG Tous les auteurs ont lu et accepté la version publiée du manuscrit.

Déclaration de disponibilité des données :Les données de protéomique de spectrométrie de masse ont été déposées auprès du Consortium ProteomeXchange via le référentiel partenaire PRIDE [47] avec l'identifiant de l'ensemble de données PXD034222 (Détails du compte de l'examinateur : Nom d'utilisateur : examinateur_pxd034222@ebi.ac.uk ; Mot de passe : fK9Pjv90) .
Remerciements: Cette étude a été soutenue par Programma Operativo Complementare Ricerca e Innovazione 2014–2020, Asse I "Capitale Umano", Azione I.1 "Dottorati Innovativi con caratterizzazione Industriale". Nous remercions les autres membres de la plateforme Protéomique Necker Vincent Jung et Joanna Lipecka pour leur précieux soutien scientifique et leurs suggestions fructueuses.
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