Starzejące się komórki układu odpornościowego są potencjalnie jednymi z najbardziej szkodliwych ze wszystkich starzejących się komórek, ponieważ rozprzestrzeniają uszkodzenia tkanek i szybkie starzenie się w innych narządach i układach ciała. Ale odkrycie przez UC San Francisco sugeruje, że nie wszystkie starzejące się komórki są szkodliwymi „zombiami”.
Doceniając ponownie rolę komórek „zombie”, które medycyna przeciwstarzeniowa starała się wyeliminować, naukowcy odkryli, że niektóre z nich są osadzone w młodych, zdrowych tkankach i wspomagają normalną naprawę uszkodzeń.
Naukowcy zaobserwowali teraz działanie tych komórek w tkance płucnej i innych narządach działających jako bariery w ciele, takich jak jelito cienkie, okrężnica i skóra. Uszkodzenia tkanki płucnej ustępują wolniej, gdy są leczone lekami senolitycznymi, zabijając te komórki.
Dr Tien Peng, profesor nadzwyczajny chorób płuc, intensywnej terapii, alergii i medycyny snu oraz starszy autor badania, powiedział: „Starzejące się komórki mogą zajmować nisze o uprzywilejowanych pozycjach jako „strażnicy”, którzy monitorują tkankę pod kątem uszkodzeń i reagują poprzez stymulowanie pobliskich komórek macierzystych do wzrostu i inicjowania naprawy”.
„Zrozumiałe było, że naukowcy początkowo postrzegali starzejące się komórki jako czysto szkodliwe. Wraz z wiekiem starzejące się komórki gromadzą cechy starych, zużytych komórek, w tym niezdolność do tworzenia nowych. Zamiast umierać jak normalne starzejące się komórki, żyją dalej, wyrzucając koktajl związków zapalnych, które tworzą fenotyp wydzielniczy związany ze starzeniem (SASP). Czynniki te są powiązane z Alzheimera, artretyzmi inne zaburzenia związane z wiekiem, w tym rak. Ukuto dla nich chwytliwą nazwę „komórki zombie”.
Naukowcy dokonali zdumiewającego odkrycia, że usunięcie starzejących się komórek z myszy zapobiegało chorobom związanym z wiekiem lub je zmniejszało oraz zwiększało długość życia zwierząt za pomocą środków senolitycznych, które celują w „komórki zombie” i zabijają je. Następnie nastąpił wzrost aktywności w laboratoriach badawczych i firmach farmaceutycznych zajmujących się wyszukiwaniem i opracowywaniem silniejszych wersji tych leków.
Jednak usuwanie starzejących się komórek wiąże się z ryzykiem. Na przykład ostatnie badanie wykazało, że starzejące się komórki mogą również promować rutynowe gojenie poprzez wyzwalanie naprawy komórek macierzystych. Według nowych badań analityka może negatywnie wpływać na normalną naprawę, ale potencjalnie leczy również zaburzenia, w których starzejące się komórki są odpowiedzialne za patologiczne zachowanie komórek macierzystych.
Starzejące się komórki mogą być trudne do zbadania, ponieważ ich wskaźniki, takie jak gen p16, są czasami rzadkie i trudne do znalezienia. We wczesnych eksperymentach izolowano komórki fibroblastyczne, hodowano na szalkach hodowlanych do uzyskania wystarczającej liczby komórek do eksperymentów, a następnie poddawano działaniu substancji chemicznych, które powodowały starzenie się komórek. Ale w żywych istotach interakcje między komórkami i otaczające je tkanki znacząco wpływają na aktywność genów komórek. Oznacza to, że w porównaniu z komórkami w ich normalnym środowisku cechy komórek rosnących w izolacji w szklanym naczyniu mogą się różnić.
Aby stworzyć skuteczniejsze narzędzie do swoich badań, naukowcy udoskonalili powszechną technikę fuzji odpowiedniego genu – w tym przypadku genu p16, który jest nadmiernie aktywny w starzejących się komórkach – z zielonym białkiem fluorescencyjnym (GFP) jako markerem, który może ujawnić lokalizację komórek w świetle ultrafioletowym. Naukowcy znacznie wzmocnili sygnał fluorescencyjny, zwiększając ilość i stabilność zielonego białka fluorescencyjnego w tych starzejących się komórkach. To pozwoliło im zobaczyć starzejące się komórki w ich naturalnym środowisku żywych tkanek.
Naukowcy odkryli, że starzejące się komórki występują w młodych i zdrowych tkankach w większym stopniu, niż wcześniej sądzono, i zaczynają się rozwijać wkrótce po urodzeniu, dzięki tej niezwykle czułej technologii. Naukowcy odkryli także szczególne czynniki wzrostu, które emitują starzejące się komórki, aby pobudzić komórki macierzyste do proliferacji i gojenia tkanek. Odkrycie, że komórki układu odpornościowego, takie jak makrofagi i monocyty, mogą aktywować starzejące się komórki, ma znaczenie w kontekście starzenia się i uszkodzenia tkanek. Odkrycie to sugeruje, że stan zapalny w starej lub uszkodzonej tkance jest kluczowym regulatorem aktywności i regeneracji starzejących się komórek.
Podczas badań tkanki płuc zespół Penga zaobserwował świecące na zielono, starzejące się komórki leżące obok komórek macierzystych na błonie podstawnej, która służy jako bariera zapobiegająca przedostawaniu się obcych komórek i szkodliwych substancji chemicznych do organizmu oraz umożliwiająca dyfuzję tlenu z powietrza w płucach do tkanki leżące pod spodem. Na tym dynamicznym interfejsie może wystąpić uszkodzenie. Zespół zaobserwował starzejące się komórki w podobnych pozycjach w innych narządach barierowych, takich jak jelito cienkie, okrężnica i skóra. Ich eksperymenty potwierdziły, że jeśli starzejące się komórki zostaną zabite środkami senolitycznymi, komórki macierzyste płuc nie będą w stanie prawidłowo naprawić powierzchni bariery.
Uhonorowany profesor patologii eksperymentalnej powiedziany Badanie Peng jest naprawdę istotne dla badań nad starzeniem się, których celem jest pomoc ludziom w dłuższym i zdrowszym życiu.
„Badania sugerują, że badania senolityczne powinny koncentrować się na rozpoznawaniu i precyzyjnym celowaniu w szkodliwe starzejące się komórki, być może w najwcześniejszych oznakach choroby, przy jednoczesnym pozostawieniu pomocnych komórek w stanie nienaruszonym” – powiedziała. „Odkrycia te podkreślają potrzebę opracowania lepszych leków i małych cząsteczek, które będą ukierunkowane na określone podzbiory starzejących się komórek zaangażowanych w chorobę, a nie regenerację”.
Referencje czasopisma:
- Nabora S. Reyes i in. Komórki Sentinel p16INK4a+ w błonie podstawnej tworzą niszę naprawczą w płucu. nauka, DOI: 10.1126/science.abf33
