Acortamiento de telómeros en enfermedades neurodegenerativas: implicaciones terapéuticas / Telomere attrition in neurodegenerative disorders: therapeutic implications

Introducción: Varias enfermedades neurodegenerativas están asociadas a la ocurrencia de acortamiento de los telómeros, y los convierten en biomarcadores y dianas terapéuticas potenciales. Objetivo: Reflejar la relevancia del acortamiento de los telómeros para enfermedades neurodegenerativas, y destacar sus implicaciones Material y métodos: Se realizó una revisión bibliográfica durante los meses de septiembre de 2019 a enero de 2020. Fueron consultadas bases de datos de referencia, con el uso de descriptores y operadores booleanos. La estrategia de búsqueda avanzada para la selección de los artículos fue empleada, teniendo en cuenta la calidad metodológica o validez de los estudios. Desarrollo: Fueron identificadas evidencias sólidas de asociación entre el acortamiento de los telómeros y las enfermedades de Alzheimer y Huntington, que sugieren un papel relevante de la biología de los telómeros en la fisiopatología de estas enfermedades. Las evidencias disponibles hasta el momento no permiten establecer la relevancia de la biología de los telómeros en la fisiopatología de la Enfermedad de Parkinson o de la esclerosis lateral amiotrófica. Se obtuvieron evidencias de la utilidad de terapias orientadas a la prevención del acortamiento de los telómeros para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. Conclusiones: El acortamiento de los telómeros es de relevancia fisiopatológica y clínica para las enfermedades de Alzheimer y Huntington, mientras que existen evidencias insuficientes para establecer su importancia en la Enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica. El uso de estrategias para estimular la actividad de la telomerasa tiene potenciales aplicaciones terapéuticas en el contexto de enfermedades neurodegenerativas(AU)

Introduction: Several neurodegenerative disorders are associated with telomere attrition, turning telomeres into potential biomarkers and potential therapeutic targets. Objective: To assess the relevance of telomere attrition for neurodegenerative disorders, highlighting its therapeutic implications. Material and methods: A literature review was carried out from September 2019 to January 2020. Several databases were searched by using descriptors and Boolean operators. Advanced search strategy was used for the selection of articles, taking into account the methodological quality and validity of the studies. Results: Strong evidence for an association between telomere attrition and Alzheimer and Huntington diseases was obtained, suggesting a potential importance of telomere biology in the physiopathology of these diseases. Current evidence does not allow establishing the relevance of telomere attrition in the physiopathology of Parkinson´s disease or Amyotrophic Lateral Sclerosis. Evidence was obtained for the usefulness of therapies for the prevention of telomere attrition in the treatment of neurodegenerative disorders. Conclusions: Telomere attrition has physiopathological and clinical relevance in Alzheimer´s and Huntington´s diseases, though current evidence is not enough to establish its role in Parkinson's disease and Amyotrophic Lateral Sclerosis. Strategies that enhance telomerase activity have therapeutic potential in the context of neurodegenerative disorders(AU)

Exercício físico e comprimento dos telômeros: uma revisão sistemática nas disfunções crônico-degenerativas / Physical exercise and telomere length: a systematic review in chronic-degenerative dysfunctions

Introdução: Os telômeros estão localizados nas extremidades dos cromossomos e constituem-se de sequências do DNA e proteínas associadas. O exercício físico parece ter relação com um maior comprimento de telômeros, porém, pouco se sabe sobre o impacto deste na dinâmica telomérica de pessoas com disfunções crônico-degenerativas. Objetivo: Revisar sistematicamente a literatura a respeito do efeito do exercício no comprimento dos telômeros em pessoas com disfunções crônico-degenerativas. Métodos: Foram realizadas buscas por dois investigadores independentes nas bases de dados Pubmed, Scopus, Lilacs e Cochrane Controlled Trials Database, analisando publicações nos idiomas inglês e português. Resultados: Foram encontrados 845 estudos, onde destes, quatro atenderam aos critérios de elegibilidade e seguiram para síntese. Conclusão: Embora o encurtamento dos telômeros esteja relacionado ao estilo de vida, herança genética e doenças do envelhecimento, ainda não está claro se o exercício físico pode atenuar tal processo de encurtamento de forma significativa em indivíduos com disfunções crônico-degenerativas, como excesso de peso e diabetes.

Introduction: Telomeres are located at the ends of chromosomes and consist of DNA sequences and associated proteins. Physical exercise seems to be related to a greater telomeres length, but little is known about its impact on the telomere dynamics of people with chronic degenerative dysfunctions. Purpose: Systematically review the literature on the effect of exercise on the telomeres length in people with chronic degenerative disorders. Methods: Searches were carried out by two independent researchers in the databases Pubmed, Scopus, Lilacs e Cochrane Controlled Trials Database, analyzing publications in the English and Portuguese language. Results: A total of 845 studies were found, of which four met the eligibility criteria and followed up for synthesis. Conclusion: Although shortening of telomeres is related to lifestyle, genetic inheritance, and diseases of aging, still unclear physical exercise can attenuate such a shortening process significantly in individuals with chronic-degenerative dysfunctions such as overweight and diabetes.

PfGBP: una proteína de unión al telómero de Plasmodium falciparum / PfGBP: A Plasmodium falciparum telomere binding protein / PfGBP: uma proteína de ligação o telômero em Plasmodium falciparum

Los telómeros son estructuras complejas de ADN y proteína localizadas en el extremo de los cromosomas eucariotes. Su principal función es proteger el extremo cromosomal de ser reconocido y procesado como ADNs fracturado, evitando así eventos de recombinación y fusión que conducen a inestabilidad cromosomal. El ADN telomérico consta de secuencias cortas, repetidas una tras otra, ricas en guanina; la cadena rica en guanina se extiende formando una región de cadena sencilla denominada extremo 3' protuberante. Las proteínas por su parte, se pueden clasificar en: dsBPs, o proteínas de unión a la cadena doble, GBPs aquellas que reconocen específicamente el extremo protuberante y, proteínas que las interconectan mediante interacciones proteína-proteína. El gen PF3D7_1006800 de Plasmodium falciparum codifica para una proteína putativa similar a una GBP de Criptosporidium parvum, con el fin de establecer si esta proteína de P. falciparum presenta la capacidad de unión al ADN telomérico del parásito, se produjo una proteína recombinante a partir de la región codificante del gen, se purificó y se utilizó en ensayos de unión a ADN, y en la generación de anticuerpos policlonales específicos contra PfGBP. Nuestros resultados indican que la proteína de P. falciparum es una proteína nuclear con capacidad de unión al ADN telomérico in vitro, por lo que podría ser parte del complejo proteico encargado de proteger y/o mantener el telómero in vivo.

Telomeres are specialized structures at the end of chromosomes that consist of repetitive DNA sequences and associated proteins. The primary role of telomeres is to protect the end of linear chromosomes from recombination, fusion, and recognition as broken DNA ends. This protective function can be achieved through association with specific telomere binding proteins. Telomeric DNA consists of G-rich double-stranded arrays followed by a single-stranded G-rich overhang. The telomeric proteins can be classified in dsBPs, which bind double-stranded DNA, GBPs those that bind specifically to G-rich overhang, and proteins that interact with telomeric factors. Plasmodium falciparum gene PF3D7_1006800 codifies for a protein highly similar to Cryptosporidium parvum GBP. In order to investigate whether the P. falciparum protein binds telomeric DNA, a recombinant protein was produced, purified and DNA binding assays were performed. Polyclonal antibodies against rPfGBP were produced and tested in western blot. Our results indicate that PfGBP is a nuclear protein that binds telomeric DNA in vitro, which could be part of the protein complex responsible for protecting and/or maintaining the telomere in vivo.

Os telómeros são estruturas complexas de DNA e proteína localizadas no extremo dos cromossomas dos eucariotas. Sua principal função é proteger o extremo dos cromossomas para que não sejam reconhecidos e processados como DNAs fraturados. O anterior evita eventos de recombinação e fusão que conduzem à instabilidade nos cromossomas. O DNA telomérico tem sequencias curtas e repetidas, ricas em guanina. A cadeia rica em guanina estende-se para formar uma região de cadeia simples chamada extremo 3' protuberante. As proteínas podem-se classificar em: dsBPs ou proteínas de união à cadeia dupla, GBPs que são as que reconhecem especificamente o extremo protuberante e, as proteínas que interligam mediante interações proteína-proteína. O gene PF3D7_1006800 de Plasmodium falciparum codifica para uma proteína similar a uma GBP de Criptosporidium parvum. Com o objetivo de estabelecer se a proteína de P. falciparum presenta a capacidade de união ao DNA telomérico, foi produzida uma proteína recombinante partindo da região codificante do gene, purificou-se e utilizou-se nos ensaios de união ao DNA e na geração de anticorpos policlonais específicos contra PfGBP. Os nossos resultados indicam que a proteína de P. falciparum é uma proteína nuclear com capacidade de união ao DNA telomérico in vitro, pelo que poderia fazer parte do complexo proteico encarregado de proteger e/ou manter o telómero in vivo.

Células-tronco provenientes de cordão umbilical humano atenuam a senescência renal induzida por injúria renal aguda secundária à lesão de isquemia e reperfusão em ratos

A injúria renal aguda representa um estado de senescência precoce induzida por estresse, e as células-tronco mesenquimais podem ser uma alternativa para seu tratamento. Células-tronco jovens reduzem o fenótipo de envelhecimento em rins quando comparadas a células idosas. O objetivo deste estudo foi avaliar se o tratamento com jovens células-tronco mesenquimais derivadas de cordão umbilical humano podem interferir na senescência renal induzida por lesão de isquemia-reperfusão em ratos. Ratos machos foram submetidos ao modelo de isquemia de artérias renais bilateralmente por 45 minutos, com reperfusão após, e alguns animais receberam 1 X 106 células por via intraperitoneal após 6 horas da indução da lesão. Os animais foram eutanasiados no segundo ou no sétimo dia pós-isquêmico. No segundo dia após a lesão de isquemia-reperfusão, o tratamento com as células melhorou a filtração glomerular e a função tubular, melhorou a expressão renal de aquaporina-2 e reduziu a infiltração de macrófagos nos rins. Proteínas relacionadas à senescência (-galactosidase, p21, p16 e fator de transformação do crescimento ) e microRNAs (mir-29a e miR-34a) estiveram com a expressão aumentada após a isquemia-reperfusão, e houve redução nesses parâmetros com o tratamento. A redução na expressão de Klotho e o estado pró-oxidativo gerados pela isquemia-reperfusão também foram revertidos pelo tratamento. A senescência induzida pela injúria renal aguda é um processo independente de telômeros. Ao sétimo dia pós-lesão, os ratos isquêmicos mantinham defeito de concentração urinária, que foi revertido nos animais tratados. Além disso, o tratamento reduziu o índice de necrose tubular aguda em tecido renal e reduziu o infiltrado macrofágico túbulo-intersticial. O marcador pró-senescência p16 foi completamente restabelecido nos animais tratados...

Acute kidney injury represents a status of premature stress-induced senescence, and mesenchymal stem cells are an alternative for treatment. Young stem cells reduce aging phenotype in kidneys when compared to old cells. The objective of this study was to evaluate if treatment with young human umbilical cord mesenchymal stem cells could interfere in kidney senescence induced by renal ischemia-reperfusion in rats. Male rats were induced to ischemia-reperfusion injury by 45-minutes clamping of both renal arteries; some rats received 1X106 cells intraperitonally six hours later. Rats were euthanatized on post-renal ischemia reperfusion days two and seven. At day 2 after ischemia-reperfusion injury, treatment with cells improved glomerular filtration, tubular function, improved renal expression of aquaporin 2 and decreased macrophage kidney infiltration. Senescence-related proteins (?-galactosidase, p21, p16 and transforming growth factor ?) and microRNAs (miR-29a and miRNA-34a) were overexpressed after ischemia-reperfusion, and reversed by the treatment. The Klotho reduced expression and the pro-oxidative status induced by ischemia-reperfusion were reversed by the treatment. Senescence induced acute kidney injury is a telomere-independent process. At day 7, ischemic rats maintained urinary concentrating defect, which is reversed in treated animals. Moreover, treatment decreased the index of acute tubular necrosis in kidney tissue and decreased macrophage kidney infiltration. Senescence marker p16 was completely restored in treated animals...

Telomerasa y telómero: su estructura y dinámica en salud y enfermedad / Telomerase and telomere: their structure and dynamics in health and disease

La telomerasa es la enzima responsable del mantenimiento de la longitud de los telómeros mediante la adición de secuencias repetitivas ricas en guanina, y su actividad se observa principalmente en gametos, células madre y células tumorales. En las células somáticas humanas el potencial de proliferación es limitado, alcanzando la senescencia luego de 50-70 divisiones celulares, debido a que la ADN polimerasa no es capaz de copiar el ADN en los extremos de los cromosomas. Por el contrario, en la mayoría de las células tumorales el potencial de replicación es ilimitado debido al mantenimiento de la longitud telomérica dado por la telomerasa. Los telómeros tienen proteínas adicionales que regulan la unión de la telomerasa. De la misma manera la telomerasa también se asocia con un complejo de proteínas que regulan su actividad. Este trabajo se centra en la estructura y función del complejo telómero/telomerasa y a cómo las alteraciones en su comportamiento conducen al desarrollo de diversas enfermedades, principalmente cáncer. El desarrollo de inhibidores del sistema telómero / telomerasa podría ser un blanco con posibilidades prometedoras.

Telomerase is the enzyme responsible for the maintenance of telomere length by adding guanine-rich repetitive sequences. Its activity can be seen in gametes, stem cells and tumor cells. In human somatic cells the proliferative potential is limited, reaching senescence after 50-70 cell divisions, because the DNA polymerase is not able to copy the DNA at the ends of chromosomes. By contrast, in most tumor cells the replicative potential is unlimited due to the maintenance of the telomeric length given by telomerase. Telomeres have additional proteins that regulate the binding of telomerase, likewise telomerase associates, with a protein complex that regulates its activity. This work focuses on the structure and function of the telomere/telomerase complex and how changes in its behavior lead to the development of different diseases, mainly cancer. Development of inhibitors of the telomere/telomerase complex could be a target with promising possibilities.

Telomerasa y telómero: su estructura y dinámica en salud y enfermedad / Telomerase and telomere: their structure and dynamics in health and disease

La telomerasa es la enzima responsable del mantenimiento de la longitud de los telómeros mediante la adición de secuencias repetitivas ricas en guanina, y su actividad se observa principalmente en gametos, células madre y células tumorales. En las células somáticas humanas el potencial de proliferación es limitado, alcanzando la senescencia luego de 50-70 divisiones celulares, debido a que la ADN polimerasa no es capaz de copiar el ADN en los extremos de los cromosomas. Por el contrario, en la mayoría de las células tumorales el potencial de replicación es ilimitado debido al mantenimiento de la longitud telomérica dado por la telomerasa. Los telómeros tienen proteínas adicionales que regulan la unión de la telomerasa. De la misma manera la telomerasa también se asocia con un complejo de proteínas que regulan su actividad. Este trabajo se centra en la estructura y función del complejo telómero/telomerasa y a cómo las alteraciones en su comportamiento conducen al desarrollo de diversas enfermedades, principalmente cáncer. El desarrollo de inhibidores del sistema telómero / telomerasa podría ser un blanco con posibilidades prometedoras.(AU)

Telomerase is the enzyme responsible for the maintenance of telomere length by adding guanine-rich repetitive sequences. Its activity can be seen in gametes, stem cells and tumor cells. In human somatic cells the proliferative potential is limited, reaching senescence after 50-70 cell divisions, because the DNA polymerase is not able to copy the DNA at the ends of chromosomes. By contrast, in most tumor cells the replicative potential is unlimited due to the maintenance of the telomeric length given by telomerase. Telomeres have additional proteins that regulate the binding of telomerase, likewise telomerase associates, with a protein complex that regulates its activity. This work focuses on the structure and function of the telomere/telomerase complex and how changes in its behavior lead to the development of different diseases, mainly cancer. Development of inhibitors of the telomere/telomerase complex could be a target with promising possibilities.(AU)

Telomero, telomerasa y cáncer / Telomere, telomerase and cancer

Los telómeros son estructuras nucleoproteicas especializadas que constituyen las extremidades de los cromosomas y cuya longitud predice la capacidad replicativa de las células. Por otra parte, la telomerasa, que es la enzima que sintetiza el ADN telomérico y, por tanto, controla la síntesis de los telómeros, jugaría un papel importante en el proceso de inmortalización de las células. Los métodos empleados para cuantificar esta enzima son reproducibles, seguros y semicuantitativos, y han permitido mostrar que la telomerasa es sobre-expresada en muchos tipos de tumores malignos, no as¡ en los tejidos somáticos normales. El estudio de la regulación de la longitud de los telómeros y de la actividad de la telomerasa ha permitido comparar dos fenómenos biológicos diferentes y fundamentales, como lo son la senescencia y el cáncer, por lo que el telómero y la telomerasa podrían constituir un blanco atractivo para el desarrollo de nuevos agentes antitumorales.