Age-related changes in Human Odontoblasts: Mitochondrial Network and Lysosomes

Aging of long-lived postmitotic cells is characterized as a time-dependent, progressive and irreversible reduction of functional activity. In such cells mitochondria are critical organelles for bioenergetic supply, whose turnover is mediated by an autophagic-lysosomal pathway. We recently described autophagic activity and age-related changes within this system. The purpose of the present study is to characterize the mitochondrial and lysosomal compartments along the life span of human odontoblasts. To that end, 20 healthy permanent teeth, divided into two age groups (young and adult) were processed for immunocytochemistry with antibodies against mitochondrial (MTCO2) and lysosomal (LAMP2) markers and analyzed by confocal fluorescence microscopy and transmission electron microscopy. In young patients, odontoblasts showed a well-developed mitochondrial network and a concentration of mitochondria around heterogeneous autophagic vacuoles closely related to the nuclei and heavily surrounded by lysosomes. In adult odontoblasts, mitochondrial components were restricted to the nuclear periphery and surround enlarged deposits of lipofuscin. An increase in lysosomal reaction was observed in colocalisation with large lipofuscin deposits. In conclusion, the mitochondrial network undergoes age-related morphological changes and cellular debris, visualized as lipofuscin deposits within lysosomal compartments, accumulates with age. We postulate that alterations of the mitochondrial and lysosomal system are central to the cellular aging process of human odontoblasts. (Supported by FONDECYT 1090343 and DIPUV/39-2009)

El proceso de envejecimiento en células post-mitóticas de larga vida es progresivo en el tiempo y reduce las capacidades funcionales en forma irreversible. En éstas células las mitocondrias son organelos críticos en el aporte bioenergético, siendo su recambio dependiente de la vía autofágica-lisosomal. Recientemente, hemos descrito actividad autofágica y cambios relacionados con la edad en éste sistema. El propósito del presente estudio es caracterizar compartimentos mitocondriales y lisosomales a lo largo de la vida del odontoblasto humano. Para ésta finalidad, 20 dientes permanentes sanos, divididos en dos grupos etáreos (jovenes y adultos) fueron procesados para inmunocitoquímica con anticuerpos contra mitocondria (MTCO2) y lisosoma (LAMP2) y analizados con microscopía de fluorescencia confocal y electrónica. En pacientes jóvenes, los odontoblastos muestran un desarrollo relevante de mitocondrias, las cuales se observan concentradas en torno a vacuolas autofágicas de contenido heterogéneo. Los lisosomas se localizan principalmente rodeando las vacuolas autofágicas en proximidad al núcleo. En odontoblastos adultos, el componente mitocondrial está restringido principalmente a la periferia nuclear y rodeando aumentados depósitos de lipofucsina. Un incremento en la reacción lisosomal se observa colocalizando con los depósitos de lipofucsina. En conclusión, el componente mitocondrial evidencia cambios morfológicos relacionados con la edad y la acumulación de desechos celulares, caracterizados como depósitos de lipofucsina en compartimentos lisosomales. Postulamos que los cambios en el sistema mitocondrial y lisosomal se relacionan fundamentalmente con el proceso de envejecimiento del odontoblasto humano. (Financiado por FONDECYT 1090343 y DIPUV/39-2009)