Senescente cellen van het immuunsysteem behoren mogelijk tot de meest schadelijke van alle verouderde cellen omdat ze weefselbeschadiging en snelle veroudering over andere lichaamsorganen en -systemen verspreiden. Maar een ontdekking door UC San Francisco suggereert dat niet alle verouderde cellen schadelijke 'zombies' zijn.
Terwijl ze de rol van 'zombiecellen' die de anti-verouderingsgeneeskunde heeft proberen te elimineren opnieuw onder de loep namen, ontdekten wetenschappers dat sommige cellen ingebed zijn in jonge, gezonde weefsels en het normale herstel van schade bevorderen.
Wetenschappers hebben deze cellen nu in actie waargenomen in longweefsel en andere organen die als barrières in het lichaam werken, zoals de dunne darm, de dikke darm en de huid. Longweefselletsels herstellen langzamer wanneer ze worden behandeld met senolytische geneesmiddelen, waarbij deze cellen worden gedood.
Tien Peng, MD, universitair hoofddocent pulmonale, intensive care, allergie en slaapgeneeskunde, en senior auteur van de studie, zei: "Senescente cellen kunnen niches met bevoorrechte posities innemen als 'schildwachten' die weefsel controleren op verwonding en reageren door nabijgelegen stamcellen te stimuleren om te groeien en herstel te initiëren."
“Het was begrijpelijk dat wetenschappers senescente cellen aanvankelijk als puur schadelijk beschouwden. Naarmate mensen ouder worden, accumuleren verouderde cellen kenmerken van oude, versleten cellen, inclusief het onvermogen om nieuwe cellen te maken. In plaats van te sterven als normale oude cellen, leven ze voort en spuwen ze een cocktail van ontstekingsstoffen uit die het senescentie-geassocieerde secretoire fenotype (SASP) vormen. Deze factoren zijn gekoppeld aan: Alzheimer, artritis, en andere leeftijdsgerelateerde aandoeningen, waaronder: kanker. De pakkende naam "zombiecellen" is voor hen bedacht."
Onderzoekers deden de verbazingwekkende ontdekking dat het verwijderen van verouderde cellen van muizen leeftijdsgerelateerde ziekten voorkwam of verminderde en de levensduur van de dieren verlengde met behulp van senolytica die zich richten op en doden van 'zombiecellen'. Daarna nam de activiteit toe in onderzoekslaboratoria en farmaceutische bedrijven die zich toelegden op het vinden en ontwikkelen van krachtigere versies van deze medicijnen.
Het verwijderen van verouderde cellen brengt echter risico's met zich mee. Deze recente studie toonde bijvoorbeeld aan dat senescente cellen ook routinematige genezing kunnen bevorderen door stamcelherstel op gang te brengen. Volgens het nieuwe onderzoek kunnen analyses een negatief effect hebben op normaal herstel, maar ze behandelen mogelijk ook aandoeningen waarbij senescente cellen verantwoordelijk zijn voor pathologisch stamcelgedrag.
Senescente cellen kunnen een uitdaging zijn om te onderzoeken, omdat hun indicatoren, zoals het gen p16, soms schaars en moeilijk te vinden zijn. In vroege experimenten werden fibroblastische cellen geïsoleerd, gekweekt in kweekschalen totdat er voldoende cellen waren voor experimenten, en vervolgens belast met chemicaliën die veroudering in de cellen veroorzaakten. Maar in levende wezens, interacties tussen cellen en de weefsels eromheen hebben een aanzienlijke invloed op de genactiviteit van de cellen. Dit betekent dat vergeleken met cellen in hun normale omgeving de kenmerken van cellen die geïsoleerd in een glazen schaal groeien, kunnen verschillen.
Om een krachtiger hulpmiddel voor hun studies te creëren, verbeterden wetenschappers een veelgebruikte techniek om een relevant gen - in dit geval het p16-gen, dat overdreven actief is in senescente cellen - te fuseren met een groen fluorescerend eiwit (GFP) als een marker die kan de locatie van de cellen onder ultraviolet licht onthullen. Wetenschappers hebben het fluorescerende signaal aanzienlijk versterkt door de hoeveelheid en stabiliteit van het groen fluorescerende eiwit in deze senescente cellen te verbeteren. Hierdoor konden ze verouderde cellen zien in hun natuurlijke habitat van levende weefsels.
De wetenschappers ontdekten dat verouderde cellen in grotere mate voorkomen in jonge en gezonde weefsels dan eerder werd aangenomen en dat ze zich kort na de geboorte beginnen te ontwikkelen met behulp van deze uiterst gevoelige technologie. De wetenschappers ontdekten ook bepaalde groeifactoren die verouderde cellen uitstoten om stamcellen aan te moedigen zich te vermenigvuldigen en weefsels te genezen. De onthulling dat cellen van het immuunsysteem, zoals macrofagen en monocyten, verouderde cellen kunnen activeren, is relevant voor veroudering en weefselschade. Deze bevinding impliceert dat ontstekingen in oud of beschadigd weefsel een cruciale regulator zijn van verouderde celactiviteit en regeneratie.
In hun onderzoek naar longweefsel observeerde het team van Peng groen gloeiende, verouderde cellen die naast stamcellen op het basaalmembraan lagen en die als barrière dienen om te voorkomen dat vreemde cellen en schadelijke chemicaliën het lichaam binnendringen en ervoor zorgen dat zuurstof vanuit de lucht in de longen naar het lichaam kan diffunderen. onderliggende weefsels. Op dit dynamische grensvlak kan schade optreden. Het team zag verouderde cellen op vergelijkbare posities in andere barrièreorganen, zoals de dunne darm, de dikke darm en de huid. Hun experimenten bevestigden dat als verouderde cellen werden gedood met senolytica, longstamcellen het barrière-oppervlak niet correct konden herstellen.
Bijzonder hoogleraar experimentele pathologie zei De studie van Peng is echt belangrijk voor onderzoek naar veroudering, waarbij het doel is om individuen te helpen langer en gezonder te leven.
"De studies suggereren dat onderzoek naar senolytica zich moet concentreren op het herkennen en nauwkeurig aanpakken van schadelijke verouderingscellen, misschien bij de vroegste tekenen van ziekte, terwijl de nuttige intact blijven," zei ze. "Deze bevindingen benadrukken de noodzaak om betere medicijnen en kleine moleculen te ontwikkelen die zich richten op specifieke subsets van senescente cellen die betrokken zijn bij ziekte in plaats van regeneratie."
Journal Reference:
- Nabora S. Reyes et al. Sentinel p16INK4a+-cellen in het basaalmembraan vormen een herstellende nis in de long. Wetenschap DOI: 10.1126/wetenschap.abf33
