Das senolytische Medikament ABT-263 beschleunigt die Alterung der Eierstöcke bei älteren weiblichen Mäusen

Es wurde berichtet, dass senolytische Medikamente die Eierstockfunktion bei weiblichen Mäusen, die an Fettleibigkeit leiden, und Cisplatin verbessern können, indem sie die Ansammlung alternder Zellen in den Eierstöcken verhindern^16,17. Eine aktuelle Studie zeigte, dass eine frühzeitige Intervention mit einem senolytischen Medikament (ABT-263) die reproduktive Lebensdauer von Mäusen verlängerte²⁵. Es wurde festgestellt, dass eine Intervention mit senolytischen Medikamenten im fortgeschrittenen Alter das Altern und altersbedingte Krankheiten verzögern kann³⁷. Frühe Interventionen dienen der Prävention, wohingegen Interventionen im fortgeschrittenen Alter als Therapie betrachtet werden können. Es bleibt unklar, ob eine Intervention mit senolytischen Medikamenten im fortgeschrittenen Alter die Eierstockfunktion verbessern kann. In der vorliegenden Studie haben wir die Auswirkungen von ABT-263, einem bekannten senolytischen Medikament, auf den gealterten Eierstock in vivo umfassend untersucht. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Behandlung mit ABT-263 den Abbau der Eierstockfollikel bei älteren Mäusen beschleunigte, was darauf hindeutet, dass die Verabreichung senolytischer Medikamente bei älteren Frauen den Prozess des reproduktiven Alterns beschleunigen könnte.

Der Follikel, die grundlegende Funktionseinheit im Eierstock, ist für die Erzeugung einer reifen Eizelle von entscheidender Bedeutung. In dieser Studie verwendeten wir Mäuse im Alter von 16 Monaten, was etwa 45 Menschenjahren entspricht (ein Zeitpunkt kurz vor der Menopause). In diesem Alter beherbergten die Eierstöcke nur wenige Follikel. Eine frühere Studie, die Daten eines In-vitro-Fertilisationszentrums verwendete, zeigte, dass eine vorzeitige Luteinisierung von GCs bei älteren unfruchtbaren Frauen (43–47 Jahre) wahrscheinlicher auftritt als bei jüngeren Frauen (21–29 Jahre).³⁸. Konsequenterweise haben wir in der vorliegenden Studie eindeutig eine vorzeitige Luteinisierung der Follikel in den Eierstöcken von gealterten Mäusen beobachtet, was darauf hindeutet, dass eine vorzeitige Luteinisierung ein Faktor sein könnte, der zu einer beeinträchtigten Follikulogenese und einer verminderten Eizellenqualität bei reproduktiv alten Weibchen beiträgt. Wir haben erwartet, dass die Anzahl der Follikel in gealterten Eierstöcken durch die Behandlung mit ABT263 zunimmt oder zumindest erhalten bleibt. Unerwarteterweise verringerte die Behandlung mit ABT-263 die Eierstockfunktion älterer Mäuse, was durch Veränderungen des Hormonspiegels, der Eierstockgröße und der Brunstzyklen nachgewiesen wurde. Insbesondere der Serum-AMH-Spiegel, ein klassischer Marker der Eierstockreserve, war bei mit ABT-263 behandelten Mäusen im Vergleich zu älteren Mäusen weiter reduziert, obwohl diese Reduzierung keine statistische Signifikanz erreichte. In Übereinstimmung mit dieser Beobachtung führte die Behandlung mit ABT-263 zu einer weiteren Dezimierung aller Follikelstadien, einschließlich der Primär-, Primär-, Sekundär- und Antrumfollikel, in den Eierstöcken reproduktiv alter Mäuse. Es schien jedoch, dass sich die vorhandenen Follikel bei älteren und mit ABT263 behandelten Mäusen normal vermehrten. In einer aktuellen Veröffentlichung wurde über eine Zunahme der seneszenten primären Eizellen mit zunehmendem Alter berichtet, und es wurde gezeigt, dass ABT-263 diese seneszenten primären Eizellen eliminiert²⁵. In dieser Studie waren etwa 15 % der Urfollikel (ungefähr 200 Urfollikel im Eierstock) im Alter von 9 Monaten seneszent. In der vorliegenden Studie wurden die Mäuse im Alter von 16 Monaten mit ABT-263 behandelt. In diesem Alter verblieben nur noch wenige Urfollikel im Eierstock und die Mehrzahl der Ureizellen könnte seneszent sein. Daher ist es möglich, dass die Behandlung mit ABT263 die verbleibenden seneszenten Urfollikel eliminiert, was zu einem beschleunigten Follikelabbau führt.

Das Vorhandensein von MGCs im Eierstock gilt als Kennzeichen der Alterung der Eierstöcke^30,39. Eine frühere Studie hat gezeigt, dass MGCs verschiedene Eigenschaften aufwiesen, darunter leichte Färbung des Zytoplasmas, Autofluoreszenz und positive Färbung von PAS³¹. In der Studie haben wir diese Merkmale validiert. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass diese Zellen positiv auf Ölrot waren, was auf eine hohe Speicherung von Lipidtröpfchen für MGCs hinweist. Interessanterweise markierte nur die blaue Autofluoreszenz MGCs spezifisch und genau, was auf die Existenz spezifischer Materialien in MGCs schließen lässt, die sie von anderen Zellen im Eierstock unterscheiden. Experimentelle Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Bildung von MGCs im gealterten Eierstock ein Ergebnis der Makrophagenfusion ist³¹. Neben der Zellfusion ist auch die azytokinetische Zellteilung ein Mechanismus, der zur Mehrkernbildung von MGCs beiträgt^40,41. Dementsprechend wurde beobachtet, dass sich einige MGC-Kerne sowohl bei alten als auch bei mit ABT-263 behandelten Mäusen vermehrten. Daher wird die Mehrkernbildung von MGCs im Eierstock teilweise auf die azytokinetische Zellteilung zurückgeführt. Es wird angenommen, dass die Bildung von MGCs dazu dient, große Ablagerungen aus Geweben zu entfernen⁴². Es wurde vermutet, dass MGCs im gealterten Eierstock am Abbau großer fibrotischer Regionen oder der Entfernung von Zelltrümmern beteiligt sein könnten³⁹. Unsere Studie ergab, dass sich die meisten MGCs im Zentrum der PSR-reichen Region befanden und von PSR-positiven Fasern umgeben waren, was darauf hindeutet, dass MGCs zur Reinigung der fibrotischen Region im gealterten Eierstock beitragen könnten. ABT-263 verhinderte jedoch nicht die Bildung von MGCs, was darauf hindeutet, dass sich MGCs nicht im seneszenten Zustand befanden, und lieferte Belege für die Annahme, dass die Behandlung mit ABT263 die Alterung der Eierstöcke bei alten Mäusen nicht milderte.

Fibrose ist ein weiteres Kennzeichen der Alterung der Eierstöcke³¹. In dieser Studie wurde eine intensive PSR-positive Färbung ausschließlich in den Eierstöcken älterer Mäuse beobachtet. Darüber hinaus trat eine Fibrose in der Region der Tunica albuginea nur bei älteren Mäusen auf. Daher verringerte die Behandlung mit ABT-263 die Fibrose im gealterten Eierstock. Einzelzellsequenzdaten zeigten einen erhöhten Anteil alternder Fibroblasten, die möglicherweise an der SASP-Sekretion im gealterten Eierstock beteiligt sind⁴³. Es wurde berichtet, dass die Behandlung mit ABT263 eine etablierte Fibrose umkehrt, indem sie die Apoptose von Myofibroblasten mit Steifigkeitsprimierung induziert⁴⁴. Daher ist es möglich, dass die Behandlung mit ABT-263 auf seneszierende Fibroblasten abzielt, um die Fibrose im gealterten Eierstock zu lindern. Es wurde gezeigt, dass die gezielte Entfernung von fibrotischem Kollagen die reproduktive Lebensdauer weiblicher Mäuse verlängert⁴⁵. Obwohl die Behandlung mit ABT-263 die Fibrose reduzierte, beschleunigte sie die Alterung der Eierstöcke, was darauf hindeutet, dass die schädlichen Auswirkungen der ABT-263-Behandlung auf Follikel bei alten Mäusen nicht durch eine Verringerung der Fibrose verhindert werden können.

Ovariale Stromazellen weisen eine erhebliche Heterogenität auf⁴⁶. Die Rolle von Stromazellen bei der Alterung der Eierstöcke ist weniger bekannt. Es ist erwiesen, dass ein erweitertes Stromazellkompartiment ein Schlüsselmerkmal des gealterten Eierstocks ist⁴⁷. In dieser Studie beobachteten wir eine deutliche Verschiebung während der Alterung der Eierstöcke, wobei der Eierstock von einer Follikelbelegung zu einer Belegung mit Stromazellen überging. Darüber hinaus wurden sowohl in den gealterten als auch in den mit ABT263 behandelten Eierstöcken zahlreiche apoptotische Stromazellen beobachtet. Es wurde berichtet, dass Granulosazellen aus kleinen Antralfollikeln zum Überleben von Ovarialstromazellen beitragen⁴⁸. Daher kann die erhöhte Apoptose von Stromazellen in älteren und mit ABT-263 behandelten Eierstöcken auf unzureichende Follikel zurückzuführen sein. Zu unserer Überraschung wurde bei gealterten oder mit ABT-263 behandelten Mäusen im Vergleich zu jungen Mäusen kein Anstieg der γ-H2AX-positiven Stromazellen beobachtet, was darauf hindeutet, dass die Apoptose der Stromazellen unabhängig von DNA-Schäden ist. Marker für DNA-Schäden werden nur als Hilfsindikatoren für die Seneszenz von Zellen in vivo empfohlen⁴⁹. Unseres Wissens hat bisher nur eine veröffentlichte Arbeit gezeigt, dass eine aus alten Mäusen extrahierte Ovarialstromazelle sowohl für SA-βgal als auch für γ-H2AX positiv ist¹⁴. Daher muss noch untersucht werden, ob alle seneszenten Ovarialstromazellen hohe Mengen an γ-H2AX aufweisen.

Frühere Studien haben gezeigt, dass Stromazellen der Eierstöcke Steroidhormone produzieren können, und Einzelzellsequenzdaten zeigten, dass Cluster von Stromazellen durch steroidogene Enzyme wie StAR markiert werden können^46,50. In unserer Studie fanden wir heraus, dass die Expression von Cyp11a1 nahezu der des Housekeeping-Gens (während StAR weniger exprimiert wurde) im Eierstock entsprach, unabhängig vom Alter oder der Behandlung. Trotz einer deutlich verringerten Anzahl von Follikeln im gealterten Eierstock, insbesondere in den mit ABT263 behandelten Eierstöcken, wurde die Expression von Cyp11a1 und StAR nicht beeinträchtigt. Diese Ergebnisse deuten stark darauf hin, dass Cyp11a1 als breiter Marker für Stromazellen dienen könnte und dass die Alterung die Identität der Ovarialstromazellen offensichtlich nicht verändert.

SF1 ist als steroidogenes Gen entscheidend für die Steroidhormonsynthese⁵¹. Eine frühere Studie hat die Expression von SF1 in Stromazellen der Eierstöcke von postmenopausalen Frauen mit muzinösem Adenokarzinom der Eierstöcke gezeigt⁵². In der vorliegenden Studie haben wir eine hohe Expression von SF1 in Stromazellen der Eierstöcke bei jungen Mäusen gezeigt, was die Fähigkeit der Stromazellen der Eierstöcke zur Steroidhormonsynthese unterstützt. Es wurde berichtet, dass Ovarialgranulosazellen die Steroidogenese von Ovarialstromazellen fördern⁴⁸. Übereinstimmend stellten wir fest, dass die Expression von SF1 in den Stromazellen der Eierstöcke im gealterten Eierstock verringert war. Überraschenderweise steigerte die Behandlung mit ABT-263 die Expression von SF1 in Stromazellen der Eierstöcke alter Mäuse, was darauf hindeutet, dass die Behandlung mit ABT263 die steroidogene Aktivität der Stromazellen der Eierstöcke alter Mäuse bewahrte. Diese Wirkung von ABT-263 kann auf seine Rolle gegen alternde Zellen zurückgeführt werden. Der genaue Mechanismus muss noch untersucht werden. Insgesamt konnte die ABT-263-Behandlung die Apoptose nicht reduzieren, aber die steroidogene Genexpression von Ovarialstromazellen älterer Mäuse bewahren. Darüber hinaus unterstreichen unsere Ergebnisse auch die steroidogene Rolle von Ovarialstromazellen.

Eine frühere Studie zeigte, dass intrazelluläre Spiegel reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) mit der ABT-263-Empfindlichkeit in nichtkleinzelligen Lungenkrebszellen korrelieren⁵³. In ähnlicher Weise zeigte eine andere Studie, dass die gezielte Behandlung antioxidativer Enzyme die therapeutische Wirksamkeit von ABT-263 bei KRAS-mutierten Darmkrebserkrankungen steigert⁵⁴. Diese Studien legen nahe, dass ABT-263 dazu neigt, Zellen mit hohen ROS-Werten abzutöten. Es wurde berichtet, dass sich ROS sowohl in Eizellen als auch in somatischen Zellen im gealterten Eierstock anreichern^55,56. Einerseits ist es möglich, dass Eizellen mit hohen ROS-Werten empfindlich auf ABT-263 reagieren und dass eine Intervention mit ABT-263 im fortgeschrittenen Alter zu einer beschleunigten Erschöpfung der Eierstockreserve führen kann, indem die verbleibenden Eizellen mit hohen ROS-Werten abgetötet werden. Andererseits könnten auch somatische Zellen mit hohen ROS-Werten, einschließlich seneszierender Zellen, durch ABT-263 abgetötet werden, was zu einer insgesamt verbesserten Umgebung der Eierstöcke führen würde. Dies könnte zur verminderten Fibrose und erhöhten Expression steroidogener Gene in den Eierstöcken älterer Mäuse, die mit ABT-263 behandelt wurden, beitragen.

Zusammenfassend berichteten wir über die vielfältigen Auswirkungen der ABT-263-Behandlung auf den gealterten Eierstock: (1) Die ABT-263-Behandlung beschleunigte den Follikelabbau im Eierstock reproduktiv alter Frauen. (2) Die Behandlung mit ABT-263 konnte die Bildung von MGCs und die Apoptose von Ovarialstromazellen im gealterten Eierstock nicht verhindern. (3) Die Behandlung mit ABT-263 linderte die Stromafibrose der Eierstöcke im gealterten Eierstock. (4) Die Behandlung mit ABT-263 kann dazu beitragen, die steroidogene Genexpression von Ovarialstromazellen älterer Mäuse zu erhalten. Diese Studie legt nahe, dass die Strategie der Beseitigung seneszenter Zellen die weibliche Fruchtbarkeit bei reproduktiv alten Frauen beeinträchtigen kann und unterstreicht die Bedeutung eines frühzeitigen Eingreifens für den Erhalt der weiblichen Fruchtbarkeit.