Стареющие клетки иммунной системы потенциально являются одними из самых вредных из всех стареющих клеток, потому что они распространяют повреждение тканей и быстрое старение на другие органы и системы тела. Но открытие, сделанное UC San Francisco предполагает, что не все стареющие клетки являются вредными «зомби».
Переоценивая роль «зомби-клеток», от которых стремилась избавиться антивозрастная медицина, ученые обнаружили, что некоторые из них встроены в молодые, здоровые ткани и способствуют нормальному восстановлению после повреждений.
В настоящее время ученые наблюдали действие этих клеток в легочной ткани и других органах, выступающих в качестве барьеров в организме, таких как тонкий кишечник, толстая кишка и кожа. Повреждения легочной ткани восстанавливаются медленнее при лечении сенолитическими препаратами, убивающими эти клетки.
Тьен Пэн, доктор медицинских наук, доцент кафедры пульмонологии, интенсивной терапии, аллергии и медицины сна, а также старший автор исследования, сказал: «Сенесцентные клетки могут занимать привилегированные ниши в качестве «стражей», которые следят за тканями на наличие повреждений и реагируют, стимулируя близлежащие стволовые клетки к росту и началу восстановления».
«Было понятно, что ученые изначально считали стареющие клетки исключительно вредными. С возрастом стареющие клетки приобретают характеристики старых, изношенных клеток, включая неспособность создавать новые клетки. Вместо того, чтобы умирать, как нормальные состарившиеся клетки, они продолжают жить, извергая смесь воспалительных соединений, формирующих секреторный фенотип, ассоциированный со старением (SASP). Эти факторы связаны с Альцгеймера, артрити другие возрастные расстройства, в том числе Онкология. Для них было придумано броское название «зомби-клетки».
Исследователи сделали удивительное открытие, что удаление стареющих клеток у мышей предотвращает или уменьшает возрастные заболевания и увеличивает продолжительность жизни животных с помощью сенолитиков, которые нацелены на «зомби-клетки» и убивают их. После этого произошел всплеск активности в исследовательских лабораториях и фармацевтических предприятиях, занимающихся поиском и разработкой более мощных версий этих лекарств.
Однако удаление стареющих клеток сопряжено с риском. Например, это недавнее исследование показало, что стареющие клетки также могут способствовать обычному заживлению, запуская восстановление стволовых клеток. Согласно новому исследованию, аналитика может негативно повлиять на нормальное восстановление, но она также потенциально лечит расстройства, при которых стареющие клетки ответственны за патологическое поведение стволовых клеток.
Стареющие клетки может быть сложно исследовать, поскольку их индикаторы, такие как ген p16, иногда немногочисленны и их сложно найти. В ранних экспериментах фибробластные клетки выделяли, выращивали в чашках для культивирования до тех пор, пока не было достаточного количества клеток для экспериментов, а затем подвергали воздействию химических веществ, которые вызывали старение клеток. Но в живых существах, взаимодействие между клетками и ткани вокруг них существенно влияют на генную активность клеток. Это означает, что по сравнению с клетками в их нормальной среде характеристики клеток, растущих изолированно в стеклянной чашке, могут отличаться.
Чтобы создать более мощный инструмент для своих исследований, ученые усовершенствовали распространенный метод слияния соответствующего гена — в данном случае гена p16, чрезмерно активного в стареющих клетках — с зеленым флуоресцентным белком (GFP) в качестве маркера, который может выявить расположение клеток под ультрафиолетовым светом. Ученые значительно усилили флуоресцентный сигнал, увеличив количество и стабильность зеленого флуоресцентного белка в этих стареющих клетках. Это позволило им увидеть стареющие клетки в их естественной среде обитания живых тканей.
Ученые обнаружили, что стареющие клетки существуют в молодых и здоровых тканях в большем количестве, чем считалось ранее, и начинают развиваться вскоре после рождения с использованием этой чрезвычайно чувствительной технологии. Ученые также обнаружили особые факторы роста, которые выделяют стареющие клетки, чтобы стимулировать стволовые клетки к пролиферации и заживлению тканей. Открытие того, что клетки иммунной системы, такие как макрофаги и моноциты, могут активировать стареющие клетки, имеет отношение к старению и повреждению тканей. Это открытие подразумевает, что воспаление в старой или поврежденной ткани является важным регулятором активности и регенерации стареющих клеток.
В своих исследованиях легочной ткани команда Пэна наблюдала зеленые светящиеся стареющие клетки, лежащие рядом со стволовыми клетками на базальной мембране, которая служит барьером, предотвращающим попадание в организм инородных клеток и вредных химических веществ и позволяющим кислороду диффундировать из воздуха в легких в легкие. подлежащие ткани. На этом динамическом интерфейсе может произойти повреждение. Команда обнаружила стареющие клетки в аналогичных позициях в других барьерных органах, таких как тонкий кишечник, толстая кишка и кожа. Их эксперименты подтвердили, что если стареющие клетки уничтожать сенолитиками, стволовые клетки легких не могут корректно восстанавливать барьерную поверхность.
Почетный профессор экспериментальной патологии — сказал Исследование Пэна имеет большое значение для исследования старения, цель которого — помочь людям прожить более долгую и здоровую жизнь.
«Исследования показывают, что исследования сенолитиков должны быть сосредоточены на распознавании и точном воздействии на вредные стареющие клетки, возможно, при самых ранних признаках заболевания, оставляя при этом полезные клетки нетронутыми», — сказала она. «Эти результаты подчеркивают необходимость разработки более эффективных лекарств и небольших молекул, которые будут нацелены на определенные подмножества стареющих клеток, вовлеченных в заболевание, а не в регенерацию».
Справочник журнала:
- Набора С. Рейес и др. Сигнальные клетки p16INK4a+ в базальной мембране образуют репаративную нишу в легком. Наука, DOI: 10.1126/наука.abf33
