Åldrande immunsystemceller är potentiellt bland de mest skadliga av alla åldrande celler eftersom de sprider vävnadsskador och snabbt åldrande över andra kroppsorgan och system. Men en upptäckt av UC Francisco San antyder att inte alla åldrande celler är skadliga "zombies".
Samtidigt som forskare omvärderade rollen av "zombieceller" som anti-aging medicin har försökt eliminera, fann forskare att vissa är inbäddade i unga, friska vävnader och främjar normal reparation från skador.
Forskare har nu observerat dessa celler i verkan i lungvävnad och andra organ som fungerar som barriärer i kroppen, såsom tunntarmen, tjocktarmen och huden. Lungvävnadsskador återhämtar sig långsammare när de behandlas med senolytiska läkemedel, vilket dödar dessa celler.
Tien Peng, MD, docent i lung-, intensivvård, allergi och sömnmedicin, och senior författare till studien, sa: "Åldrande celler kan ockupera nischer med privilegierade positioner som "vaktposter" som övervakar vävnad för skada och svarar genom att stimulera närliggande stamceller att växa och initiera reparation."
"Det var förståeligt att forskare från början såg åldrande celler som rent skadliga. När människor åldras, ackumulerar åldrande celler egenskaper hos gamla, utslitna celler, inklusive oförmågan att göra nya celler. Istället för att dö som normala åldrade celler lever de vidare och spyr ut en cocktail av inflammatoriska föreningar som bildar den senescensassocierade sekretoriska fenotypen (SASP). Dessa faktorer är kopplade till Alzheimers, artrit, och andra åldersrelaterade störningar, inklusive cancer. Det medryckande namnet "zombieceller" myntades för dem."
Forskare gjorde den fantastiska upptäckten att avlägsnande av åldrande celler från möss förhindrade eller minskade åldersrelaterad sjukdom och ökade djurens livslängd med hjälp av senolytika som riktar in sig på och dödar "zombieceller." Efter det inträffade en ökning av aktiviteten vid forskningslaboratorier och läkemedelsföretag som ägnade sig åt att hitta och utveckla mer potenta versioner av dessa mediciner.
Att ta bort åldrande celler innebär dock risker. Till exempel visade denna färska studie att åldrande celler också kan främja rutinmässig läkning genom att utlösa stamcellsreparation. Enligt den nya forskningen kan analyser negativt påverka normal reparation, men de kan också behandla sjukdomar där åldrande celler är ansvariga för patologiskt stamcellsbeteende.
Åldrande celler kan vara utmanande att undersöka eftersom deras indikatorer, såsom genen p16, ibland är knappa och utmanande att hitta. I tidiga experiment isolerades fibroblastiska celler, odlades i odlingsskålar tills det fanns tillräckligt antal celler för experiment, och stressades sedan med kemikalier som orsakade åldrande i cellerna. Men i levande varelser, interaktioner mellan celler och vävnaderna runt dem påverkar avsevärt cellernas genaktivitet. Detta innebär att jämfört med celler i sin normala miljö kan egenskaperna hos celler som växer isolerat i en glasskål skilja sig åt.
För att skapa ett kraftfullare verktyg för sina studier förbättrade forskarna en vanlig teknik för att fusionera en relevant gen – i det här fallet p16-genen, som är alltför aktiv i åldrande celler – med ett grönt fluorescerande protein (GFP) som en markör som kan avslöja platsen för cellerna under ultraviolett ljus. Forskare förstärkte den fluorescerande signalen avsevärt genom att förbättra kvantiteten och stabiliteten hos det gröna fluorescerande proteinet i dessa åldrande celler. Detta gjorde det möjligt för dem att se åldrande celler i deras naturliga livsmiljö av levande vävnader.
Forskarna fann att åldrande celler finns i unga och friska vävnader i större utsträckning än man tidigare trott och börjar utvecklas kort efter födseln med hjälp av denna extremt känsliga teknik. Forskarna upptäckte också särskilda tillväxtfaktorer som åldrande celler avger för att uppmuntra stamceller att föröka sig och läka vävnader. Uppenbarelsen att immunsystemceller som makrofager och monocyter kan aktivera åldrande celler är relevant för åldrande och vävnadsskador. Detta fynd antyder att inflammation i gammal eller skadad vävnad är en avgörande regulator av senescent cellaktivitet och regenerering.
I sina studier av lungvävnad observerade Pengs team grönt glödande åldrande celler som låg bredvid stamceller på basalmembranet som fungerar som en barriär som förhindrar främmande celler och skadliga kemikalier från att komma in i kroppen och låter syre diffundera från luften i lungorna in i underliggande vävnader. Skador kan uppstå vid detta dynamiska gränssnitt. Teamet såg åldrande celler i liknande positioner i andra barriärorgan, såsom tunntarmen, tjocktarmen och huden. Deras experiment bekräftade att om åldrande celler dödades med senolytika, kunde lungstamceller inte korrekt reparera barriärytan.
Begåvad professor i experimentell patologi sade Pengs studie är genuint betydelsefull för åldrandeforskning, där målet är att hjälpa individer att leva längre och hälsosammare liv.
"Studier tyder på att senolytikaforskning bör fokusera på att känna igen och exakt rikta in sig på skadliga åldrande celler, kanske vid de tidigaste tecknen på sjukdom, samtidigt som de hjälpsamma lämnas intakta", sa hon. "Dessa fynd understryker behovet av att utveckla bättre läkemedel och små molekyler som kommer att rikta in sig på specifika undergrupper av åldrande celler som är inblandade i sjukdom snarare än regenerering."
Tidskriftsreferens:
- Nabora S. Reyes et al. Sentinel p16INK4a+-celler i basalmembranet bildar en reparativ nisch i lungan. Vetenskap. DOI: 10.1126/science.abf33
