Genes & CellsGenes & CellsГены и КлеткиGenes and Cells2313-18292500-2562Human Stem Cells Institute68985510.17816/gc689855Original Study ArticlesОригинальные исследованияUnknownRaptor-Mediated Regulation of Replicative Aging of Human Skin FibroblastsRaptor-опосредованная регуляция репликативного старения фибробластов кожи человека.GolubtsovaNatalyaГолубцоваНаталья Николаевнаgolubnata@list.ruProkopevaTatiana N.ПрокопьеваТатьяна Николаевнаdoctor.geriayr@gmail.comGuninAndrei GermanovichГунинАндрей Германовичdrgunin@mail.ru300420262122608202529122025Copyright ©; , Eco-VectorCopyright ©; , Эко-ВекторEco-VectorЭко-Векторhttps://eco-vector.com/for_authors.php#07https://genescells.ru/2313-1829/article/view/689855

BACKGROUND: Replicative aging of human skin fibroblasts is closely linked to alterations in the mTOR signaling pathway, a critical regulator of cellular metabolism, proliferation, and autophagy. Despite the established role of mTOR in tissue aging, data on its component Raptor – a subunit of the mTORC1 complex responsible for substrate phosphorylation specificity – remain limited in the context of physiological skin aging.

AIM: To study the dynamic changes in Raptor+ fibroblast content in human dermis across ontogenesis and aging.

METHODS: A total of 134 human skin samples were analyzed, spanning an age range from 20 weeks of gestation to 85 years. Immunohistochemical (IHC) analysis was performed to evaluate Raptor+ fibroblast expression. Primary polyclonal rabbit antibodies targeting Raptor (GTX132303, GeneTex, USA, 1:50), vimentin (GTX100619, GeneTex, USA, 1:50), and PCNA (AHP1419, AbD Serotec, UK, 1:100) were applied.

Morphometric quantification was conducted using an Nikon Eclipse 200 light microscope (Japan) with NIS-Elements Br software, calculating the percentage of Raptor+, PCNA+, and vimentin+ fibroblasts relative to the total cell count per 1 mm² of dermal tissue.

Statistical analysis included the parametric Student’s t -test for intergroup comparisons of mean values, nonparametric Spearman correlation to assess associations between marker expression and age, and one-way ANOVA to identify age-related trends.

RESULTS: A statistically significant decline in Raptor+ fibroblast proportion was observed, decreasing from 92.8% at the embryonic stage (20 weeks gestation) to 87.2% by age 60 (p<0.05). This negative trend correlated with reductions in PCNA+ and vimentin+ cell counts, highlighting a functional interplay between mTORC1 activity, fibroblast proliferative capacity, and metabolic status.

CONCLUSION: Raptor emerges as a pivotal molecular regulator of replicative dermal aging, modulating the balance between anabolic and catabolic processes. These findings expand current knowledge on age-related mechanisms in human dermal fibroblasts and underscore its potential as a therapeutic target for modulating skin aging.

Обоснование.

Репликативное старение фибробластов кожи человека связано с возрастными изменениями сигнального пути mTOR, как ключевого регулятора клеточного метаболизма, пролиферации и аутофагии. Несмотря на установленную роль mTOR в старении тканей, данные о его компоненте Raptor, субъединице комплекса mTORC1, обеспечивающей специфичность фосфорилирования субстратов, в контексте физиологического старения кожи остаются недостаточно изученными.

Цель – изучение динамических изменений экспрессии Raptor в фибробластах дермы в процессе развития и старения кожи человека.

Методы. Материалом исследования были 134 образца кожи человека в возрастном диапазоне от 20 недель внутриутробного развития до 85 лет.

Для оценки экспрессии Raptor в фибробластах применён иммуногистохимический метод. Использованы первичные поликлональные кроличьи антитела к Raptor (GTX132303, GeneTex, США, разведение 1:50), виментину (GTX100619, GeneTex, США, 1:50) и PCNA (AHP1419, AbD Serotec, Великобритания, 1:100).

Морфометрический анализ выполняли на световом микроскопе Nikon Eclipse 200 (Япония) с использованием программного обеспечения NIS-Elements Br, определяя процентное отношение Raptor+, PCNA+ фибробластов к общему числу фибробластов на 1 мм² дермы и содержание виментин+ фибробластов.

Статистическая обработка включала t-критерий Стьюдента (p<0,05), непараметрический корреляционный анализ по Спирмену и однофакторный дисперсионный анализ для выявления возрастных трендов.

Результаты. Выявлено статистически значимое снижение доли Raptor+ фибробластов с 92,8% на эмбриональном этапе до 87,2% к 85 годам жизни (p<0,05). Отрицательная динамика экспрессии Raptor коррелировала с уменьшением числа PCNA+ и виментин+ клеток, что указывает на функциональную связь между активностью mTORC1, пролиферативным потенциалом фибробластов и их метаболическим статусом.

Заключение. Raptor является одним из регуляторов репликативного старения дермы, модулирующий баланс между анаболизмом и катаболизмом. Полученные данные расширяют представления о механизмах возрастных изменений в фибробластах кожи человека.

SkinagingproliferationfibroblastsapoptosismTORRaptorPCNAКожастарениепролиферацияфибробластыапоптозmTORRaptorPCNAThe study was conducted using funds from the grant of the scientific school of ChSU, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Chuvash State University named after I.N. Ulyanov” (No. 23-21).Исследование проведено с использованием денежных средств гранта научных школ ЧГУ (№ 23-21).Liu X, Guo B, Li Q, Nie J. mTOR in metabolic homeostasis and disease. Exp Cell Res. 2024;441(2):114173. doi:10.1016/j.yexcr.2024.114173Liu X, Guo B, Li Q, Nie J. mTOR in metabolic homeostasis and disease. Exp Cell Res. 2024;441(2):114173. doi:10.1016/j.yexcr.2024.11417Wu M, Cong Y, Wang K, et al. Bisphenol A impairs macrophages through inhibiting autophagy via AMPK/mTOR signaling pathway and inducing apoptosis. Ecotoxicol Environ Saf. 2022;234:113395. doi:10.1016/j.ecoenv.2022.113395Oleksak P, Nepovimova E, Chrienova Z, Musilek K, Patocka J, Kuca K. Contemporary mTOR inhibitor scaffolds to diseases breakdown: A patent review (2015–2021). Eur J Med Chem. 2022;238:114498. doi:10.1016/j.ejmech.2022.114498Xu C, Pan X, Wang D, Guan Y, Yang W, Chen X, Liu Y. O-GlcNAcylation of Raptor transduces glucose signals to mTORC1. Mol Cell. 2023;83(16):3027–3040.e11. doi:10.1016/j.molcel.2023.07.011Karagianni F, Pavlidis A, Malakou LS, Piperi C, Papadavid E. Predominant role of mTOR signaling in skin diseases with therapeutic potential. Int J Mol Sci. 2022;23(3):1693. doi:10.3390/ijms23031693Ding X, Bloch W, Iden S, et al. mTORC1 and mTORC2 regulate skin morphogenesis and epidermal barrier formation. Nat Commun. 2016;7:13226. doi:10.1038/ncomms13226Ben-Sahra I, Hoxhaj G, Ricoult SJH, Asara JM, Manning BD. mTORC1 induces purine synthesis through control of the mitochondrial tetrahydrofolate cycle. Science. 2016;351(6274):728–733. doi:10.1126/science.aad0489Schmeisser K, Parker JA. Pleiotropic effects of mTOR and autophagy during development and aging. Front Cell Dev Biol. 2019;7:192. doi:10.3389/fcell.2019.00192Mannick JB, Lamming DW. Targeting the biology of aging with mTOR inhibitors. Nat Aging. 2023;3(6):642–660. doi:10.1038/s43587-023-00416-yZhang J, Yu H, Man MQ, Hu L. Aging in the dermis: fibroblast senescence and its significance. Aging Cell. 2024;23(2):e14054. doi:10.1111/acel.14054Chen Q, Zhang H, Yang Y, Zhang S, Wang J, Zhang D, Yu H. Metformin attenuates UVA-induced skin photoaging by suppressing mitophagy and the PI3K/AKT/mTOR pathway. Int J Mol Sci. 2022;23(13):6960. doi:10.3390/ijms23136960Wang M, Charareh P, Lei X, Zhong JL. Autophagy: multiple mechanisms to protect skin from ultraviolet radiation-driven photoaging. Oxid Med Cell Longev. 2019;2019:8135985. doi:10.1155/2019/8135985Lim GE, Park JE, Cho YH, Lim DS, Kim AJ, Moh SH, Lee JH, Lee JS. Alpha-neoendorphin can reduce UVB-induced skin photoaging by activating cellular autophagy. Arch Biochem Biophys. 2020;689:108437. doi:10.1016/j.abb.2020.108437A.G. Gunin, N.N. Golubtzova, T.G. Denisova, E.V. Miheeva TUMOR NECROSIS FACTOR IN FIBROBLASTS OF HUMAN DERMISГунин А.Г. Фактор некроза опухоли в фибробластах дермы человека в процессе физиологического старения / А. Г. Гунин, Н. Н. Голубцова, Т. Г. Денисова, Е. В. Михеева // Успехи геронтологии. – 2025. – Т. 38, № 2. – С. 229-235. – DOI 10.34922/AE.2025.38.2.008. – EDN GNTIFQ.IN THE PROCESS OF PHYSIOLOGICAL AGING/ Adv. geront. 2025. Vol. 38, № 2. P. 229–235.Голубцова Н.Н. Участие mTOR в регуляции регенерации дермы человека с возрастом / Н. Н. Голубцова, Т.Н. Прокопьева, А. Г. Гунин, // Материалы VI Национального конгресса по регенеративной медицине, Санкт-Петербург, 13-15 ноября, 2024 года. – Санкт-Петербург; ООО «Эко-Вектор», 2024. – С. 220-221. – EDN YULATQ.N.N. Golubtzova, T.N. Prokopeva, A.G. Gunin MTOR SIGNALING IN SKIN REGENERATION REGULATION WHILE AGINGGOLUBTSOVA N.N.1, PROKOPEVA T.N.1, GUNIN A.G.1 /Materialy VI zaklyucheniya kongressa po regenerativnoy meditsine, Sankt-Peterburg, 13-15 noyabrya 2024 goda. – Sankt-Peterburg; OOO «Eko-Vektor», 2024 g. – S. 220-221.