Журнал выходит только online. Периодичность выпусков 1 раз в квартал.                                     

Журнал публикует новейшие исследования в области клинической и фундаментальной медицины: патологической физиологии, внутренних болезней и хирургии.

Preview

Байкальский медицинский журнал

Расширенный поиск

AP2A1 КАК НОВЫЙ РЕГУЛЯТОР КЛЕТОЧНОГО СТАРЕНИЯ: РОЛЬ В АДГЕЗИИ, ЦИТОСКЕЛЕТНОЙ ПЕРЕСТРОЙКЕ И ПЕРСПЕКТИВАХ ОМОЛОЖЕНИЯ КЛЕТОК

https://doi.org/10.57256/2949-0715-2025-4-2-12-21

Содержание

Перейти к:

Аннотация

Актуальность. Старение клеток – один из ключевых факторов возраст-ассоциированных заболеваний, и понимание его механизмов открывает возможности для разработки антивозрастных стратегий. Недавние исследования показали, что белок AP2A1 (Adaptor Protein 2 Alpha 1 subunit), ранее известный как участник эндоцитоза, играет важную роль в поддержании сенесцентного фенотипа клеток. В стареющих клетках AP2A1 локализуется вдоль актиновых стресс-волокон, взаимодействует с интегрином β1 и способствует укреплению адгезии клеток к внеклеточному матриксу. Эти изменения позволяют сенесцентным клеткам поддерживать увеличенный размер и блокировать пролиферацию. Экспериментально показано, что подавление AP2A1 приводит к частичному омоложению клеток – уменьшению их размеров, снижению уровней маркеров сенесценции (p53, p21, SA-β-gal) и ослаблению адгезии [1]. Напротив, повышение экспрессии AP2A1 в молодых клетках индуцирует ускоренное старение. Эти данные демонстрируют, что AP2A1 – не только маркер старения, но и активный регулятор клеточного состояния. Потенциально, AP2A1 может стать мишенью для антивозрастных мероприятий, направленных на модификацию адгезивных свойств сенесцентных клеток, ослабление их влияния на ткани и возможное обратимое омоложение.

Заключение. В данной статье проводится систематический обзор литературы по роли AP2A1 в механизмах клеточного старения, его связи с интегриновыми путями и перспективам его модуляции в целях биомедицины.

Для цитирования:


Воробьев В.А., Щербатых А.В., Малов С.И., Лелявин К.Б., Тухиев А.Р. AP2A1 КАК НОВЫЙ РЕГУЛЯТОР КЛЕТОЧНОГО СТАРЕНИЯ: РОЛЬ В АДГЕЗИИ, ЦИТОСКЕЛЕТНОЙ ПЕРЕСТРОЙКЕ И ПЕРСПЕКТИВАХ ОМОЛОЖЕНИЯ КЛЕТОК. Байкальский медицинский журнал. 2025;4(2):12-21. https://doi.org/10.57256/2949-0715-2025-4-2-12-21

For citation:


Vorobev V.A., Shcherbatykh A.V., Malov S.I., Lelyavin K.B., Tukhiev A.R. AP2A1 AS A NOVEL REGULATOR OF CELLULAR AGING: ROLE IN ADHESION, CYTOSKELETAL REMODELING, AND PROSPECTS FOR CELL REJUVENATION. Baikal Medical Journal. 2025;4(2):12-21. (In Russ.) https://doi.org/10.57256/2949-0715-2025-4-2-12-21

Введение

Старение клеток (клеточная сенесценция) – ключевой фактор старения организма и развития возраст-ассоциированных заболеваний [2]. С увеличением возраста в тканях накапливается число сенесцентных клеток, то есть клеток, навсегда прекративших деление. Хотя остановка деления имеет защитное значение (предотвращая рост повреждённых или раковых клеток), избыточное скопление сенесцентных клеток приводит к хроническому воспалению, нарушению функций тканей и ряду патологий, связанных со старением [2,3,4]. Примечательно, что удаление таких «старых» клеток у модельных животных улучшает функцию тканей и замедляет признаки старения, стимулируя поиск новых мишеней для терапии старения [3]. Поэтому исследования механизмов клеточного старения имеют высокую значимость для биомедицины – они открывают пути к разработке сенотерапии (устранение или омоложение стареющих клеток) и борьбе с возрастными заболеваниями.

Характерной особенностью сенесцентных клеток является их изменённая морфология. Такие клетки обычно сильно увеличены в размере, содержат утолщённые актиновые стресс-волокна и обладают усиленной адгезией к субстрату [5]. Они образуют крупные фокальные контакты демонстрируют высокую активность киназы FAK и отличаются низкой подвижностью [6]. Однако молекулярные механизмы, позволяющие сенесцентным клеткам поддерживать столь увеличенный размер и связанную с ним архитектуру, до конца не понятны [7]. Одним из ключевых признаков сенесцентных клеток являются утолщённые стрессовые волокна актина [7,8]. Предполагается, что определённые белки, ассоциированные с этими волокнами, могут «подпирать» увеличенную клетку и способствовать её гипертрофии. Недавно учёные из Университета Осаки идентифицировали белок AP2A1 как один из таких факторов [7].

AP2A1 (Adaptor Protein 2, alpha 1 subunit) – это α-субъединица адаптерного комплекса AP-2, участвующего в клатрин-опосредованном эндоцитозе мембранных рецепторов [9]. В норме адаптерный комплекс AP-2 связывает молекулы клатрина с внутренними участками мембранных рецепторов, инициируя образование покрытых клатрином везикул и поглощение рецепторов внутрь клетки. Таким образом, AP2A1 играет важную роль в регуляции транспорта различных мембранных белков. Интересно, что в контексте старения клеток этот же эндоцитарный адаптер оказался вовлечён в организацию цитоскелета и адгезивных контактов. Исследователи обнаружили, что уровень AP2A1 резко повышается в сенесцентных клетках человека и что этот белок локализуется вдоль актиновых стресс-волокон внутри «старых» клеток [7]. Это наблюдение привлекло внимание, поскольку у молодых клеток AP2A1 обычно распределён в зонах эндоцитоза на мембране, а не по всей длине актиновых филаментов.

Первыми связь AP2A1 с клеточным старением показали учёные из Университета Осаки под руководством С. Дегучи. Их работа продемонстрировала, что AP2A1 может выступать своего рода переключателем между «молодым» и «старым» состоянием клеток [8]. Подавление экспрессии AP2A1 в стареющих клетках привело к обратимому устранению признаков сенесценции – клетки уменьшались в размерах и проявляли черты омоложения. В то же время искусственное повышение уровня AP2A1 в молодых клетках вызывало ускоренное старение и появление типичных маркеров сенесценции [7,8]. Эти данные указывают на центральную роль AP2A1 в контроле архитектуры и функционального состояния клетки при старении.

Цель данного обзора: систематически проанализировать литературные данные о роли белка AP2A1 в процессах клеточного старения и омоложения. В обзор включены все доступные публикации (как рецензируемые статьи, так и препринты и научные новости) за всё время и на всех языках, содержащие информацию о функции AP2A1 в сенесцентных клетках. Особое внимание уделено недавним исследованиям группы из Университета Осаки и связанных с ними работам других научных коллективов. Мы суммировали основные экспериментальные находки, рассмотрели взаимодействие AP2A1 с другими молекулами (например, с интегрином β1) и представили потенциальные биомедицинские приложения этих открытий в контексте борьбы со старением.

Материалы и методы

Для сбора информации был проведён всесторонний поиск литературы по базам данных PubMed, Scopus, Web of Science, Google Scholar, РИНЦ и другим. Поиск охватывал публикации за все годы, без ограничений по языку. Основными ключевыми словами были: “AP2A1”, “сенесценция” (или “cellular senescence”), “клеточное старение”, “омоложение клеток”, “integrin β1”, “Osaka University” и др. Также использовались комбинации терминов (например, “AP2A1 AND aging”, “AP2A1 AND senescence”, “адаптерный белок AP2 старение” и т.д.) для расширения охвата.

На первом этапе по результатам поиска было отобрано более 30 источников, потенциально связанных с темой. В их число входили оригинальные экспериментальные исследования, обзоры, тезисы конференций, препринты, а также новостные пресс-релизы научных организаций.

Критерии включения: источники, в которых прямо изучается или обсуждается роль AP2A1 в контексте клеточного старения, сенесцентных клеток или их омоложения.

Критерии исключения: работы, упоминающие AP2A1 вне связи с биологией старения (например, исключительно в контексте других процессов – нейрофизиологии, онкологии и т.п. – без связи с темой старения), а также дубликаты результатов.

Каждый источник оценивался на соответствие теме и качество представленных данных. Предпочтение отдавалось рецензируемым исследованиям и экспериментальным работам, однако, учитывая новизну темы, были включены и нерецензируемые материалы (препринты, пресс-релизы университетов) с целью охватить самые последние результаты. Например, ключевые результаты группы из Осаки впервые появились как препринт BioRxiv в 2023 году [10], а затем были опубликованы в рецензируемом журнале в 2025 году [7]. Все такие источники учитывались. Кроме того, в обзор включены отдельные обзорные статьи, освещающие роль интегринов и клеточной адгезии в старении, чтобы поставить открытия по AP2A1 в более широкий контекст.

В итоге, для качественного анализа было отобрано 12 публикаций, наиболее релевантных теме. Среди них – 5 оригинальных исследований (включая 2 препринта), 3 обзорных работы и 4 материала научных новостей, в которых обсуждаются новые открытия. Данные из каждого источника извлекались независимо двумя авторами обзора, а затем сравнивались для подтверждения ключевых результатов. Разногласия разрешались совместным обсуждением. Весь собранный материал систематизирован по тематическим разделам (экспрессия и функции AP2A1, влияния на фенотип старения, взаимодействия с интегрином и др.). Для наглядности в разделе «Основные находки» приведены обобщающие таблицы, а обсуждение результатов проводится в свете известных концепций клеточного старения.

Результаты исследования

Экспрессия AP2A1 при клеточном старении

Одним из центральных результатов обзора стало подтверждение, что уровень AP2A1 значительно повышается в стареющих клетках. В работе Chantachotikul et al. (Университет Осаки) с помощью протеомного анализа было выявлено, что содержание белка AP2A1 увеличено в сенесцентных фибробластах человека по сравнению с пролиферирующими молодыми клетками [10]. Локализация AP2A1 в стареющих клетках также претерпевает изменения: если в молодых клетках адаптерные белки AP-2 распределены преимущественно в зонах эндоцитоза на плазматической мембране, то в сенесцентных фибробластах AP2A1 обнаруживается вдоль всей длины утолщённых актиновых стресс-волокон [7]. Иными словами, AP2A1 «перемещается» в структуру цитоскелета стареющей клетки [11]. Это подтверждено наблюдениями при иммунофлуоресцентном окрашивании: у старых фибробластов яркие метки AP2A1 визуализируются по ходу толстых пучков актина, тогда как у молодых контрольных клеток такого распределения не отмечается [6]. Повышение экспрессии AP2A1 оказалось универсальным признаком сенесценции: его отмечали не только при репликативном старении (длительном культивировании клеток до остановки деления), но и в моделях индуцированной сенесценции – при облучении ультрафиолетом и при обработке химическими препаратами, вызывающими преждевременное старение клеток. Более того, аналогичное усиление экспрессии и перераспределение AP2A1 наблюдалось и в других типах клеток, например в эпителиальных клетках, входящих в состав покровных тканей [7]. Эти результаты указывают, что активация AP2A1 – общий феномен при различных видах клеточного старения.

Повышение уровня AP2A1 коррелирует с появлением классических маркеров сенесценции. В сенесцентных фибробластах (например, на поздних пассажах культивирования) наряду с ростом AP2A1 отмечается увеличение активности β-галактозидазы (SA-β-gal, сенесцентный маркер) и экспрессии циклин-зависимых ингибиторов p53/p21 [10]. Эти молекулы (p21^CIP1, p53, а также p16^INK4a) являются признанными биохимическими индикаторами перехода клетки в состояние постоянной не способности к делению. Таким образом, на уровне корреляций AP2A1 включается в один «набор» с маркерами старения, что позволяет рассматривать его как потенциальный биомаркер сенесцентных клеток [10].

Функциональная роль AP2A1: старение vs. омоложение

Ключевой вопрос – является ли повышение AP2A1 причиной старческого фенотипа клетки или лишь сопутствующим следствием? Ряд экспериментов по модификации экспрессии AP2A1 показал, что этот белок сам по себе способен модулировать состояние клетки между «молодым» и «старым». В сенесцентных клетках снижение уровня AP2A1 (с помощью РНК-интерференции, shRNA) привело к поразительному эффекту омоложения: клетки заметно уменьшились в площади, утратили плоский растянутый морфологический облик и приобрели более «молодой» вид [7]. Одновременно отмечалось снижение активности SA-β-gal и экспрессии p21/p53 до уровней, характерных для пролиферирующих клеток [10]. То есть нокдаун AP2A1 обратимо устранял сенесцентные черты, возвращая клетки к состоянию, близкому к раннему пассажу. На ультраструктурном уровне у этих клеток уменьшалась толщина актиновых пучков и сокращались размеры фокальных контактов (что обсуждается ниже). В совокупности, подавление AP2A1 в «старых» клетках вызвало ряд изменений, противоположных признакам старения, что можно трактовать как частичное омоложение клетки [7].

Обратные результаты получены при повышении экспрессии AP2A1 в «молодых» культурах. Избыточная экспрессия AP2A1 в молодых фибробластах (с использованием плазмидной трансфекции) спровоцировала преждевременное появление сенесцентного фенотипа: клетки увеличились в размерах, приобрели плоскую распростёртую форму с выраженными стрессовыми волокнами, а маркеры сенесценции (SA-β-gal, p21 и др.) повысились по сравнению с контрольными клетками того же возраста [10]. По сути, гиперэкспрессия AP2A1 «состарила» молодые клетки, ускорив их вход в состояние сенесценции. Такие результаты наблюдались и в популяции фибробластов, и в эпителиальных клетках при аналогичных манипуляциях [7]. Эти эксперименты убедительно демонстрируют, что AP2A1 – не просто пассивный маркер, а активный регулятор клеточного состояния: его повышение инициирует программы старения, тогда как снижение – снимает тормоз и отчасти возвращает клеткам молодые характеристики. Авторы работы прямо указывают, что AP2A1 можно рассматривать как новый молекулярный переключатель между состояниями «молодой» и «стареющий» клетки [8].

Интересно отметить, что манипуляции с AP2A1 не приводили к острым цитотоксическим эффектам. Нокдаун AP2A1 не убивал сенесцентные клетки, а именно переводил их в другое состояние, что важно с точки зрения терапии: это скорее сеностатический или омолаживающий подход, нежели сенолитический (уничтожение клеток). Аналогично, сверхэкспрессия AP2A1 замедляла пролиферацию и вызывала старение, но не апоптоз. Таким образом, функциональные эксперименты подтвердили каузальную роль AP2A1 в поддержании фенотипа сенесцентных клеток. Эти эффекты связаны с конкретными изменениями клеточной структуры – адгезивных контактов и цитоскелета.

AP2A1, интегрин β1 и усиление клеточной адгезии

Одно из наиболее примечательных открытий – это связь AP2A1 с молекулами клеточной адгезии, в частности с интегрином β1. Интегрины представляют собой трансмембранные рецепторы, посредством которых клетка прикрепляется к внеклеточному матриксу (коллагену, фибронектину и др.) и получает сигналы из окружающей среды. Было выявлено, что в сенесцентных клетках AP2A1 тесно колокализуется с интегрином β1 на протяжении актиновых стресс-волокон [7]. Используя микроскопию высокоразрешающим методом, исследователи наблюдали, как метки интегрина β1 и AP2A1 вместе выстраиваются вдоль волокон актинового цитоскелета в стареющих фибробластах. Кроме того, эти два белка не статичны: AP2A1 и интегрин β1 перемещаются вдоль стресс-волокон линейно – предполагается, что адаптер AP2A1 участвует в транспортировке интегриновых комплексов по поверхности или внутри клетки. Поскольку стресс-волокна обычно прикрепляются к мембране в областях фокальных контактов, такое движение может способствовать доставке интегрина к местам контакта клетки с внеклеточным матриксом [12].

Действительно, сопутствующим признаком стало увеличение размеров фокальных адгезий в сенесцентных клетках и усиление их прикрепления к подложке [7]. Интегрин β1 известен как ключевой белок адгезий, помогающий клеткам «цепляться» за коллагеновый каркас вокруг них [8]. В стареющих фибробластах наблюдались крупные, хорошо развитые фокальные контакты с внеклеточным матриксом, и интегрин β1 в них был обильно представлен. Функциональное значение этого явления заключается в том, что усиленная адгезия позволяет клетке удерживать свой увеличенный размер. Как образно описывают авторы, сенесцентные клетки словно «подпирают» себя, укрепляя сцепление с окружающим матриксом с помощью интегрина β1, перемещаемого по актиновым «рельсам» при участии AP2A1 [8]. В противном случае, если бы транспорт интегринов происходил лишь путём случайной диффузии в везикулах, большая клетка могла бы испытывать дефицит адгезивных связей из-за большого расстояния, которое должны преодолевать эндоцитарные пузырьки.

Таким образом, AP2A1 выступает посредником в неординарном механизме адгезии сенесцентных клеток. Он, вероятно, связывает внутренние структуры (например, элементы эндоцитарных пузырьков с интегрином) с актиновыми филаментами, что обеспечивает направленный трафик интегрина β1 к периферии клетки. Выключение AP2A1 нарушает этот процесс: у омолодившихся (после выключения) клеток интегрин β1 уже не выстраивается упорядоченно вдоль волокон, а фокальные адгезии остаются меньшего размера [7]. Это соответствует снижению адгезии – такие клетки слабее прикреплены к субстрату. Гиперэкспрессия AP2A1, наоборот, могла бы усилить транспорт интегрина к мембране, приводя к формированию избыточно крупных адгезий даже в молодых клетках (что и наблюдалось морфологически).

Стоит отметить, что роль интегринов в старении поддерживается и другими независимыми исследованиями. Ещё ранее было показано, что сенесцентные клетки приобретают так называемый гиперадгезивный фенотип – увеличенные контакты с матриксом и сниженная подвижность [2]. Интегрин β1 непосредственно участвует в этом: например, в контексте заживления ран было установлено, что активность интегрина β1 влияет на возникновение сенесценции в фибробластах кожи [13, 14, 15]. Также сообщалось, что другая субъединица, интегрин β3, заметно повышается при индуцировании сенесценции и может запускать путь старения через активацию TGF-β сигнального каскада [13]. Кроме того, чрезмерный интегриновый сигнал способен усиливать продукцию активных форм кислорода и способствовать старению клеток – так, при снижении эндоцитоза интегринов (например, за счёт инактивации некоторых эндоцитарных адаптеров) клетки быстрее входили в сенесценцию [2]. Наоборот, фармакологическое блокирование сигнальных путей интегрина подавляло развитие сенесценции в культуре фибробластов и даже уменьшало проявления старения ткани лёгких у старых мышей. Эти факты подчёркивают, насколько важна правильная регуляция интегринов для клеточного старения.

В свете этих данных можно лучше понять функцию AP2A1. Будучи компонентом эндоцитарного аппарата, AP2A1 в норме участвует во внутренней переработке интегринов (и других рецепторов). При старении, очевидно, баланс смещается от эндоцитоза к удержанию интегринов на мембране. AP2A1, похоже, перестраивает свою деятельность: вместо содействия поглощению интегрина он помогает транспортировать его по периметру гипертрофированной клетки, укрепляя адгезию. Это подтверждает гипотезу, что сенесцентная клетка поддерживает своё существование через усиленную адгезию – своего рода компенсаторный механизм, позволяющий ей быть крупной и не способной к делению, но не расползтись и не погибнуть. В Таблице 1 ниже суммированы ключевые экспериментальные результаты, показывающие роль AP2A1 и интегрина β1 в фенотипе стареющих клеток.

Таблица 1. Ключевые результаты исследований о роли AP2A1 в стареющих клетках и его взаимодействии с интегрином β1

Table 1. Key findings on the role of AP2A1 in senescent cells and its interaction with integrin β1

Исследование (год)

Модель и условия

Основные результаты

Взаимодействия AP2A1 с молекулами (интегрин β1 и др.)

Chantachotikul et al., 2025 (Osaka Univ.)
Cellular Signalling​ [7]

Репликативная сенесценция человеческих фибробластов (поздние пассажи); также UV-индукция и химическое старение; эпителиальные клетки

- AP2A1 значительно повышен в сенесцентных клетках, локализуется вдоль стресс-волокон​.
- Выключение AP2A1 в старых клетках уменьшает площадь клеток, снижает экспрессию маркеров старения (p53, p21, SA-β-gal) – наблюдается омоложение фенотипа​.
- Перегрузка AP2A1 в молодых клетках вызывает ускоренное старение: увеличение клеток, рост уровня p21/p53, появление SA-β-gal​.

- AP2A1 колокализуется с интегрином β1 на актиновых волокнах в стареющих клетках​.
- AP2A1 и интегрин β1 совместно перемещаются вдоль стресс-волокон​.
- При старении интегрин β1 с помощью AP2A1 доставляется к фокальным адгезиям, усиливая адгезию клетки​ [8].
- Выключение AP2A1 нарушает линейный транспорт интегрина, ослабляя адгезию (меньшие фокальные контакты)​.

Kim et al., 2020
Sci. Adv.​ [2]

Клетки эндотелия и фибробласты; модели in vivo (лёгкие старых мышей)

- Показано, что снижение активности некоторых адаптеров эндоцитоза усиливает сигналы от интегринов и ведёт к развитию сенесценции.
- Блокада сигнальных путей интегрина (антитела, ингибиторы) приводит к подавлению сенесценции клеток в культуре и снижению признаков старения тканей in vivo​.

- Пониженный эндоцитоз интегрина при старении ведёт к его накоплению на мембране и аномальной передаче сигналов ROS, индуцирующих старение​.
- Предполагается участие адаптеров (например, Amphiphysin I) в этом процессе; роль AP2 (в т.ч. AP2A1) как главного клатринового адаптера отмечена как критически важная для нормального обновления интегринов.

Rapisarda et al., 2017
Cell Reports [16]

Репликативное старение фибробластов; модели in vivo (кожа мышей)

- По данным SILAC-протеомики, при старении сильно усиливаются пути ECM-рецепторов и фокальных адгезий​.
- Интегрин β3 идентифицирован как фактор, регулирующий сенесценцию: его экспрессия нарастает при старении, а активация β3-интегрина запускает сигналы TGF-β и остановку деления​.
- Интегрин β1 также ранее был вовлечён в регуляцию сенесценции (особенно при заживлении ран [17,18], где его активность коррелирует со старением клеток)​.

- Гиперадгезивный фенотип стареющих клеток связывается с увеличением интегриновых контактов с матриксом​.
- Нарушения эпигенетической регуляции (например, недостаток CBX7) могут приводить к дерегуляции генов интегринов и усилению адгезии при старении​.
- Упоминается роль адаптерных белков в опосредовании сигналов от интегринов при старении (например, FAK-активация в крупных адгезиях)​.

Примечание: В таблице приведены данные ключевых публикаций, непосредственно связанных с темой. Первая работа (Chantachotikul et al.) – основное исследование роли AP2A1; вторая и третья приведены для контекста роли интегринов и адгезий.

 

Обсуждение

Полученные данные убедительно демонстрируют, что AP2A1 играет важную роль в фенотипических изменениях клетки при старении. Повышение уровня AP2A1 – не просто маркер, но функциональный фактор, поддерживающий сенесцентное состояние клетки за счёт ремоделирования цитоскелета и адгезий. Ранее сенесцентные клетки характеризовали как «гиперадгезивные» – они обладают крупными фокальными контактами прикрепления и сильнее прикреплены к внеклеточному матриксу, чем молодые клетки [2]. Результаты по AP2A1 и интегрину β1 предоставляют механизм этого явления. Можно предложить следующую модель: при наступлении сенесценции в клетке активируются сигнальные пути, усиливающие экспрессию AP2A1 (возможно, как часть перестройки работы эндоцитарного аппарата). Возросший AP2A1 перенаправляется на актиновые стресс-волокна, где связывается с везикулами, содержащими интегрин β1, и способствует их транспортировке к периферии клетки [19]. Конечный эффект – усиленное снабжение интегрином участков адгезии, что приводит к укрупнению и стабилизации фокальных контактов. Это, в свою очередь, позволяет клетке крепко удерживаться на субстрате несмотря на большой размер, а также постоянно получать антрактные сигналы от матрикса, поддерживающие состояние невозможности роста. Такая гиперадгезия может предотвращать апоптоз сенесцентных клеток и способствовать их длительному выживанию в ткани, что объясняет их накопление с возрастом.

Важным следствием этого является то, что AP2A1 представляет собой перспективную мишень для вмешательства в процессы старения. Если подавление AP2A1 приводит к ослаблению адгезии и частичному омоложению клеток, то в теории блокаторы AP2A1 могли бы использоваться как сеностатическое средство. В отличие от сенолитиков, которые убивают старые клетки, сеностатик, нацеленный на AP2A1 [20], мог бы возвращать клеткам более молодой фенотип, снижая воспалительную секрецию и другие вредные эффекты сенесцентных клеток in situ. Этот подход потенциально мягче, ведь он не устраняет клетки полностью (что важно, например, для тканей, где сенесцентные клетки могут выполнять структурную роль), а реабилитирует их функции. Кроме того, AP2A1 как маркер может помочь избирательно распознавать стареющие клетки. Например, разработка визуализирующих агентов или наносредств, специфично связывающихся с AP2A1, могла бы позволить адресно доставлять лекарства именно в сенесцентные клетки.

Однако имеются и существенные ограничения, и риски. AP2A1 – это ключевой компонент клатринового эндоцитоза, процесса, необходимого практически всем клеткам для поглощения рецепторов, питательных веществ, передачи сигналов. Полное ингибирование AP2A1 в организме может вызвать нежелательные эффекты, например нарушение эндоцитоза факторов роста или иммунных рецепторов в здоровых клетках. Более того, AP2A1 экспрессируется повсеместно (например, в нервной системе, где участвует в обратном захвате синаптических везикул) [9]. Поэтому подходы должны быть избирательными – например, локальная доставка ингибиторов AP2A1 в определённые ткани или временная кратковременная модуляция. Возможно, стоит искать узконаправленные эффекторные связи AP2A1, специфичные для сенесцентных клеток. К примеру, если AP2A1 при старении взаимодействует с интегрином β1 особым образом, можно разработать средство, нарушающее именно комплекс комплекс AP2A1-интегрина β1, не влияя на остальные функции комплекса AP-2. Такой таргет может быть более селективным и безопасным.

Перспективным направлением исследований является взаимодействие AP2A1 с сигнальными путями сенесценции. Пока что показано, что AP2A1 действует «механически» – через цитоскелет и адгезию. Неизвестно, вовлечён ли он напрямую в регуляцию экспрессии генов старения или секреции SASP (сенесцентного секреторного фенотипа). Будущие работы могли бы выяснить, влияет ли изменение AP2A1 на секрецию воспалительных цитокинов стареющими клетками, на их метаболизм, функционирование митохондрий и т. д. Также важно изучить, что регулирует экспрессию самого AP2A1 при старении. Вероятно, существуют транскрипционные факторы или микроРНК, которые включаются при стрессе и повышают уровень AP2A1. Например, интегрин-зависимые сигналы (через FAK, ROS) теоретически могли бы усиливать транскрипцию гена AP2A1 – это интересная гипотеза, которую стоит проверить.

С точки зрения приложений, необходимы исследования in vivo. Пока что эффект омоложения от выключения AP2A1 показан на клеточных культурах. Следующий шаг – испытание в организме. Например, в генетических моделях мышей с индуцируемым отключением AP2A1 в старом возрасте можно проверить, улучшится ли функция тканей, снизится ли воспаление и продлится ли жизнь. Уже есть намёки, что таргетирование интегриновых путей улучшает состояние стареющих тканей [2], а AP2A1 находится как раз «выше» по цепочке, контролируя доступность интегринов. Потенциально, комбинация умеренного ингибирования AP2A1 с существующими методами (например, с сенолитическими препаратами или с факторами, стимулирующими деление клеток) может дать синергетический эффект в борьбе со старением.

Нельзя не учитывать и вклад других групп: параллельно с открытием роли AP2A1, активно развивается направление изучения микроокружения стареющих клеток и механических свойств. Например, известен феномен отвердения внеклеточного матрикса вокруг сенесцентных клеток, изменения в составе коллагена, активация TGF-β – всё это сопряжено с интегриновыми сигналами [14,16]. Поэтому AP2A1 вписывается в общую картину: стареющая клетка не только внутренне изменена, но и перестраивает связи с окружением. Наш обзор подчёркивает, что, вмешиваясь в эти связи (через модификацию AP2A1-интегринового модуля), можно добиться омолаживающего эффекта.

Перспективы разработки методов борьбы со старением, исходя из рассмотренных данных, включают: (1) Поиск малых молекул или пептидов, ингибирующих функцию AP2A1 избирательно в сенесцентных клетках; (2) Генетические стратегии – например, доставка siRNA/shRNA к AP2A1 в определённые стареющие клетки (технологии целевой доставки на основе наночастиц, антител к маркерам сенесцентных клеток и т.п.); (3) Комбинация терапии, нацеленной на адгезивный аппарат (AP2A1/integrin), с другими антивозрастными вмешательствами – антиоксидантами, теломеразными активаторами, устраняющими факторами SASP, для комплексного омоложения клеток и тканей. Важным направлением останется безопасность таких подходов: необходимо добиться, чтобы омоложение клеток не приводило к онкогенным эффектам (возобновление деления старых клеток несёт риск трансформации). Предстоит выяснить, смогут ли «реювенилизированные» таким образом клетки вновь начать пролиферировать или же они остаются в неразмножающемся состоянии, но с улучшенными функциями. Ответы на эти вопросы определят, можно ли будет безопасно применять AP2A1-таргетированную терапию у пожилых пациентов.

Заключение

Белок AP2A1 выявлен как новый ключевой регулятор процессов клеточного старения и омоложения. Его экспрессия существенно повышается в сенесцентных клетках, где он перераспределяется в составе актиновых стресс-волокон и способствует усилению клеточной адгезии через взаимодействие с интегрином β1. Это позволяет стареющей клетке поддерживать увеличенный размер и блокаду клеточного цикла. Экспериментально показано, что снижение AP2A1 приводит к ослаблению признаков старения и частичному «омоложению» клеток, тогда как избыточный AP2A1, наоборот, ускоряет наступление сенесценции. Таким образом, AP2A1 выполняет роль своеобразного переключателя между молодым и старым состоянием клеток. Данные других исследований согласуются с этой картиной: механизмы адгезии и интегриновые сигнальные пути действительно являются важными модуляторами клеточной сенесценции.

Практические выводы заключаются в том, что AP2A1 может служить перспективной мишенью для антивозрастных вмешательств. Его ингибирование или модуляция способны уменьшить вредное влияние сенесцентных клеток на ткани, либо путём их функционального омоложения, либо облегчая их удаление. Кроме того, AP2A1 сам по себе может стать биомаркером старения – например, для диагностики степени «изношенности» клеточных популяций или для адресной доставки лекарств.

Однако прежде, чем переводить эти находки в клинические приложения, необходимы дальнейшие исследования. В частности, важно подтвердить роль AP2A1 in vivo: происходит ли схожая регуляция в организмах, и можно ли безопасно воспроизвести омоложение клеток через AP2A1 без негативных побочных эффектов. Также требуется выяснить молекулярные механизмы, через которые AP2A1 контролирует сенесценцию: связаны ли они только с механикой клетки или затрагивают генную регуляцию.

Тем не менее, открытие роли AP2A1 уже сейчас расширяет наше понимание клеточного старения. Оно демонстрирует, что помимо классических путей (повреждение ДНК, теломерное укорочение, сигналы p16/p21) большое значение имеют изменения в клеточном каркасе и окружении. Сенесцентная клетка – это не только «выключенная» отсутствием деления клетка, но и активно перестроенная единица ткани. Регулируя эту перестройку через такие факторы, как AP2A1, наука приближается к возможности управлять старением на клеточном уровне. В будущем это может привести к созданию новых технологий продления здоровой жизни, где стареющие клетки либо восстанавливаются, либо устраняются более щадящими и контролируемыми способами. По мере накопления знаний о AP2A1 и сходных молекулах-модуляторах мы получаем всё более целостную картину старения клетки – а вместе с ней и реальные шансы вмешаться в этот процесс на благо здоровья и долголетия человека.

Список литературы

1. Calcinotto A., Alimonti A. Aging tumour cells to cure cancer: "pro-senescence" therapy for cancer. Swiss Med Wkly. 2017;147:w14367. https://doi.org/10.57187/smw.2017.14367

2. Shin E.Y., Park J.H., You S.T. et al. Integrin-mediated adhesions in regulation of cellular senescence. Sci Adv. 2020;6(19):eaay3909. https://doi.org/10.1126/sciadv.aay3909

3. Childs B.G., Gluscevic M., Baker D.J. et al. Senescent cells: an emerging target for diseases of ageing. Nat Rev Drug Discov. 2017;16(10):718-735. https://doi.org/10.1038/nrd.2017.116

4. Dam D.H.M., Jelsma S.A., Yu J.M., Liu H., Kong B., Paller A.S. Flotillin and AP2A1/2 Promote IGF-1 Receptor Association with Clathrin and Internalization in Primary Human Keratinocytes. J Invest Dermatol. 2020;140(9):1743-1752.e4. https://doi.org/10.1016/j.jid.2020.01.015

5. Cho K.A., Ryu S.J., Oh Y.S. et al. Morphological adjustment of senescent cells by modulating caveolin-1 status. J Biol Chem. 2004;279(40):42270-42278. https://doi.org/10.1074/jbc.M402352200

6. Wolfson M., Budovsky A., Tacutu R., Fraifeld V. The signaling hubs at the crossroad of longevity and age-related disease networks. Int J Biochem Cell Biol. 2009;41(3):516-520. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2008.08.026

7. Chantachotikul P, Liu S, Furukawa K, Deguchi S. AP2A1 modulates cell states between senescence and rejuvenation. Cell Signal. 2025;127:111616. https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2025.111616

8. A newly discovered mechanism rejuvenates aging cells. ResOU. Website: https://resou.osaka-u.ac.jp/en/research/2025/20250207_1 [accessed: 19.02.2025].

9. PubChem. Ap2a1 - adaptor-related protein complex 2, alpha 1 subunit (house mouse) Available from: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/gene/Ap2a1/mouse [accessed: 19.02.2025].

10. AP2A1 is upregulated upon replicative senescence of human fibroblasts to strengthen focal adhesions via integrin β1 translocation along stress fibers [Internet]. ResearchGate. Available from: https://www.researchgate.net/publication/373267731_AP2A1_is_upregulated_upon_replicative_senescence_of_human_fibroblasts_to_strengthen_focal_adhesions_via_integrin_b1_translocation_along_stress_fibers [accessed: 19.02.2025].

11. Geissler S., Textor M., Kühnisch J. et al. Functional comparison of chronological and in vitro aging: differential role of the cytoskeleton and mitochondria in mesenchymal stromal cells. PLoS One. 2012;7(12):e52700. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0052700

12. Kenific CM, Wittmann T, Debnath J. Autophagy in adhesion and migration. J Cell Sci. 2016;129(20):3685-3693. https://doi.org/10.1242/jcs.188490

13. Borghesan M, O'Loghlen A. Integrins in senescence and aging. Cell Cycle. 2017;16(10):909-910. https://doi.org/10.1080/15384101.2017.1316573

14. Jun J.-I., Lau L. F. The matricellular protein CCN1 induces fibroblast senescence and restricts fibrosis in cutaneous wound healing. Nat Cell Biol. 2010;12(7):676–685. https://doi.org/10.1038/ncb2070

15. Wang C., Zhao D., Shah S.Z.A., Yang W., Li C., Yang L. Proteome Analysis of Potential Synaptic Vesicle Cycle Biomarkers in the Cerebrospinal Fluid of Patients with Sporadic Creutzfeldt-Jakob Disease. Mol Neurobiol. 2017;54(7):5177-5191. https://doi.org/10.1007/s12035-016-0029-6

16. Rapisarda V., Borghesan M., Miguela V. et al. Integrin Beta 3 Regulates Cellular Senescence by Activating the TGF-β Pathway. Cell Rep. 2017;18(10):2480-2493. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2017.02.012

17. Mulder G.D., Vande Berg J.S. Cellular senescence and matrix metalloproteinase activity in chronic wounds. Relevance to debridement and new technologies. J Am Podiatr Med Assoc. 2002;92(1):34–37. https://doi.org/10.7547/87507315-92-1-34

18. Telgenhoff D., Shroot B. Cellular senescence mechanisms in chronic wound healing. Cell Death Differ. 2005;12(7):695–698. https://doi.org/10.1038/sj.cdd.4401632

19. Kassianidou E., Kumar S. A biomechanical perspective on stress fiber structure and function. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. 2015;1853(11 Pt B):3065–3074. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2015.04.006

20. Vacurova E., Vlachova E., Stursa J. et al. Targeting Mitochondrial Integrity as a New Senolytic Strategy. Aging Dis. https://doi.org/10.14336/AD.2024.1100


Об авторах

Владимир Анатольевич Воробьев
Иркутский государственный медицинский университет, Иркутск
Россия

д.м.н., профессор кафедры факультетской хирургии и урологии;

 



Андрей Викторович Щербатых
Иркутский государственный медицинский университет, Ирктуск
Россия

д.м.н., профессор, заведующий кафедрой факультетской хирургии и урологии; ректор



Сергей Игоревич Малов
Иркутский государственный медицинский университет, Иркутск
Россия

д.м.н., профессор, проректор по научной работе



Кирилл Борисович Лелявин
Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования, Иркутск
Россия

д.м.н., доцент кафедры скорой медицинской помощи и медицины катастроф



Артур Русланович Тухиев
Иркутский государственный медицинский университет, Иркутск
Россия

аспирант кафедры факультетской хирургии и урологии



Рецензия

Для цитирования:


Воробьев В.А., Щербатых А.В., Малов С.И., Лелявин К.Б., Тухиев А.Р. AP2A1 КАК НОВЫЙ РЕГУЛЯТОР КЛЕТОЧНОГО СТАРЕНИЯ: РОЛЬ В АДГЕЗИИ, ЦИТОСКЕЛЕТНОЙ ПЕРЕСТРОЙКЕ И ПЕРСПЕКТИВАХ ОМОЛОЖЕНИЯ КЛЕТОК. Байкальский медицинский журнал. 2025;4(2):12-21. https://doi.org/10.57256/2949-0715-2025-4-2-12-21

For citation:


Vorobev V.A., Shcherbatykh A.V., Malov S.I., Lelyavin K.B., Tukhiev A.R. AP2A1 AS A NOVEL REGULATOR OF CELLULAR AGING: ROLE IN ADHESION, CYTOSKELETAL REMODELING, AND PROSPECTS FOR CELL REJUVENATION. Baikal Medical Journal. 2025;4(2):12-21. (In Russ.) https://doi.org/10.57256/2949-0715-2025-4-2-12-21

Просмотров: 89


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2949-0715 (Online)

Редакция СМИ «Байкальский медицинский журнал (Baikal Medical Journal)» осуществляет производство и выпуск средства массовой информации - сетевого издания, регистрационный номер Роскомнадзора Эл № ФС77-83228 от 12 мая 2022 г. 

Адрес редакции: 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1

Учредители:

Иркутский государственный медицинский университет

Иркутский научный центр хирургии и травматологии

ПОЛИТИКА КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТИ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Рекомендации рецензентам

Заместитель главного редактора, +79148702313, zdorowie38@gmail.com, Ткачук Елена Анатольевна

Ответственный секретарь: editor@bmjour.ru, Гома Татьяна Владимировна

Телефон редакции: +79148702313, эл. почта редакции: editor@bmjour.ru

16+