Artículo de revista
Histological Evaluation and Gene Expression Profiling of Autophagy-Related Genes for Cartilage of Young and Senescent Rats
Evaluación histológica y perfiles de expresión génica de genes relacionados con la autofagia para cartílago de ratas jóvenes y senescentes
Registro en:
1422-0067
10.3390/ijms21228607
OY3PK
33203108
WOS:000594161500001
Autor
Arias, Consuelo
Saavedra, Nicolas
Leal, Karla
Vasquez, Belgica
Abdalla, Dulcineia S. P.
Salazar, Luis A.
Institución
Resumen
Autophagy is a cellular mechanism that protects cells from stress by digesting non-functional cellular components. In the cartilage, chondrocytes depend on autophagy as a principal mechanism to maintain cellular homeostasis. This protective role diminishes prior to the structural damage that normally occurs during aging. Considering that aging is the main risk factor for osteoarthritis, evaluating the expression of genes associated with autophagy in senescent cartilage might allow for the identification of potential therapeutic targets for treatment. Thus, we studied two groups of young and senescent rats. A histological analysis of cartilage and gene expression quantification for autophagy-related genes were performed. In aged cartilage, morphological changes were observed, such as an increase in cartilage degeneration as measured by the modified Mankin score, a decrease in the number of chondrocytes and collagen II (Col2a1), and an increase in matrix metalloproteinase 13 (Mmp13). Moreover, 84 genes associated with autophagy were evaluated by a PCR array analysis, and 15 of them were found to be significantly decreased with aging. Furthermore, an in silico analysis based on by two different bioinformatics software tools revealed that several processes including cellular homeostasis, autophagosome assembly, and aging-as well as several biological pathways such as autophagy, insulin-like growth factor 1 (IGF-1) signaling, PI3K (phosphoinositide 3-kinase)/AKT (serine/threonine kinase) signaling, and mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling-were enriched. In conclusion, the analysis identified some potential targets for osteoarthritis treatment that would allow for the development of new therapeutic strategies for this chronic disease. La autofagia es un mecanismo celular que protege a las células del estrés al digerir componentes celulares no funcionales. En el cartílago, los condrocitos dependen de la autofagia como mecanismo principal para mantener la homeostasis celular. Este papel protector disminuye ante el daño estructural que normalmente se produce durante el envejecimiento. Teniendo en cuenta que el envejecimiento es el principal factor de riesgo de la osteoartritis, la evaluación de la expresión de genes asociados con la autofagia en cartílagos senescentes podría permitir la identificación de posibles dianas terapéuticas para el tratamiento. Así, estudiamos dos grupos de ratas jóvenes y senescentes. Se realizó un análisis histológico del cartílago y la cuantificación de la expresión génica de genes relacionados con la autofagia. En el cartílago envejecido, se observaron cambios morfológicos, como un aumento en la degeneración del cartílago medida por la puntuación de Mankin modificada, una disminución en el número de condrocitos y colágeno II (Col2a1) y un aumento en la matriz metaloproteinasa 13 (Mmp13). Además, se evaluaron 84 genes asociados con la autofagia mediante un análisis de matriz de PCR, y se encontró que 15 de ellos disminuían significativamente con el envejecimiento. Además, un análisis in silico basado en dos herramientas de software de bioinformática diferentes reveló que varios procesos, incluida la homeostasis celular, el ensamblaje de autofagosomas y el envejecimiento, así como varias vías biológicas como la autofagia, la señalización del factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1), señalización de PI3K (fosfoinositido 3-quinasa)/AKT (serina/treonina quinasa) y señalización de diana de rapamicina en mamíferos (mTOR)-fueron enriquecidas. En conclusión, el análisis identificó algunos objetivos potenciales para el tratamiento de la osteoartritis que permitirían el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas para esta enfermedad crónica.