Старіючі клітини імунної системи є потенційно одними з найшкідливіших з усіх старіючих клітин, оскільки вони поширюють пошкодження тканин і швидке старіння на інші органи та системи організму. Але відкриття за UC San Francisco припускає, що не всі старіючі клітини є шкідливими «зомбі».
Переоцінюючи роль клітин-зомбі, які медицина проти старіння намагалася усунути, вчені виявили, що деякі з них вбудовані в молоді здорові тканини та сприяють нормальному відновленню після пошкоджень.
Наразі вчені спостерігали, як ці клітини діють у легеневій тканині та інших органах, що діють як бар’єри в організмі, таких як тонка кишка, товста кишка та шкіра. Ушкодження легеневої тканини відновлюються повільніше при лікуванні сенолітичними препаратами, які вбивають ці клітини.
Tien Peng, доктор медичних наук, доцент кафедри легенів, інтенсивної терапії, алергії та медицини сну, а також старший автор дослідження, сказав: «Старіючі клітини можуть займати ніші з привілейованими позиціями як «вартові», які спостерігають за пошкодженням тканин і реагують, стимулюючи сусідні стовбурові клітини рости та починати відновлення».
«Це було зрозуміло, що спочатку вчені вважали старіючі клітини суто шкідливими. Коли люди старіють, старіючі клітини накопичують характеристики старих, зношених клітин, включаючи нездатність створювати нові клітини. Замість того, щоб гинути, як звичайні старі клітини, вони живуть, викидаючи коктейль із запальних сполук, які утворюють секреторний фенотип, пов’язаний зі старінням (SASP). Ці фактори пов’язані з Альцгеймера, артрит, та інші вікові розлади, в т.ч рак. Для них придумали привабливу назву «зомбі-клітини».
Дослідники зробили дивовижне відкриття, що видалення старіючих клітин у мишей запобігло або зменшило вікові захворювання та збільшило тривалість життя тварин за допомогою сенолітиків, які вбивають «зомбі-клітини». Після цього в дослідницьких лабораторіях і фармацевтичних компаніях відбувся сплеск активності, спрямованої на пошук і розробку більш потужних версій цих ліків.
Однак видалення старіючих клітин пов’язане з ризиком. Наприклад, це нещодавнє дослідження показало, що старіючі клітини також можуть сприяти звичайному загоєнню, запускаючи відновлення стовбурових клітин. Згідно з новим дослідженням, аналітика може негативно впливати на нормальне відновлення, але вона також потенційно лікує розлади, коли старіючі клітини відповідають за патологічну поведінку стовбурових клітин.
Старіючі клітини може бути важко досліджувати, оскільки їхні індикатори, такі як ген p16, іноді є дефіцитними, і їх важко знайти. У ранніх експериментах фібробластичні клітини виділяли, вирощували в культуральних чашках, доки не було достатньо клітин для експериментів, а потім піддавали стресу хімічними речовинами, які викликали старіння клітин. Але в живих істотах, взаємодії між клітинами і тканини навколо них значно впливають на генну активність клітин. Це означає, що в порівнянні з клітинами в їх нормальному середовищі особливості клітин, що ростуть ізольовано в скляному посуді, можуть відрізнятися.
Щоб створити більш потужний інструмент для своїх досліджень, вчені вдосконалили загальну техніку злиття відповідного гена — у цьому випадку гена p16, який є надто активним у старіючих клітинах — із зеленим флуоресцентним білком (GFP) як маркером, що може виявити розташування клітин під ультрафіолетом. Вчені значно посилили флуоресцентний сигнал, підвищивши кількість і стабільність зеленого флуоресцентного білка в цих старіючих клітинах. Це дозволило їм побачити старіючі клітини в їх природному середовищі існування живих тканин.
Вчені виявили, що старіючі клітини існують у молодих і здорових тканинах більшою мірою, ніж вважалося раніше, і починають розвиватися незабаром після народження за допомогою цієї надзвичайно чутливої технології. Вчені також виявили особливі фактори росту, які старіючі клітини виділяють, щоб стимулювати стовбурові клітини до проліферації та загоєння тканин. Відкриття того, що клітини імунної системи, такі як макрофаги та моноцити, можуть активувати старіючі клітини, мають відношення до старіння та пошкодження тканин. Це відкриття означає, що запалення в старій або пошкодженій тканині є вирішальним регулятором активності та регенерації старіючих клітин.
У своїх дослідженнях легеневої тканини команда Пенга спостерігала старіючі клітини зеленого кольору, які лежали поруч зі стовбуровими клітинами на базальній мембрані, яка служить бар’єром, що перешкоджає проникненню чужорідних клітин і шкідливих хімічних речовин в організм і дозволяє кисню дифундувати з повітря в легенях в підлеглі тканини. Цей динамічний інтерфейс може призвести до пошкодження. Команда побачила старіючі клітини в подібних положеннях в інших бар’єрних органах, таких як тонка кишка, товста кишка та шкіра. Їхні експерименти підтвердили, що якщо старіючі клітини знищити сенолітиками, стовбурові клітини легень не зможуть належним чином відновити поверхню бар’єру.
Професор з експериментальної патології сказав Дослідження Пенга є справді важливим для дослідження проблем старіння, метою якого є допомогти людям жити довше та здоровіше.
«Дослідження показують, що дослідження сенолітиків повинні зосереджуватися на розпізнаванні та точному націлюванні на шкідливі старіючі клітини, можливо, при найраніших ознаках захворювання, залишаючи корисні клітини недоторканими», — сказала вона. «Ці висновки підкреслюють необхідність розробки кращих ліків і малих молекул, які будуть націлені на конкретні підгрупи старіючих клітин, пов’язаних із захворюванням, а не регенерацією».
Довідка з журналу:
- Nabora S. Reyes та ін. Дозорні клітини p16INK4a+ в базальній мембрані утворюють репаративну нішу в легені. наука. DOI: 10.1126/science.abf33
