Устойчивые к старению покоящиеся стволовые клетки способствуют регенерации мышц | Советы девушкам

Исследователи из группы вычислительной биологии в Люксембургском центре системной биологии (LCSB) Люксембургского университета приняли участие в международном исследовании взрослых стволовых клеток в мышечной ткани. Результаты этого сотрудничества подчеркнули существование двух разных типов состояний покоящихся стволовых клеток с разными свойствами. Благодаря внедрению нового вычислительного метода исследователи смогли выяснить некоторые молекулярные механизмы, участвующие в наблюдаемой гетерогенности стволовых клеток, и восстановить регенеративную функцию стволовых клеток в пожилом возрасте. Их выводы, недавно опубликованные в журнале Nature Cell Biology., показали, что разнообразие и регенеративные свойства стволовых клеток противостоят старению в большей степени, чем предполагалось ранее, обеспечивая длительную выживаемость и поддерживая регенерацию тканей.

Взрослые стволовые клетки – это недифференцированные клетки , встречающиеся по всему телу, которые обладают способностью к самообновлению и могут дифференцироваться на все типы клеток, помогая регенерировать поврежденные ткани. Старение стволовых клеток является одной из причин наблюдаемого снижения регенерации тканей с течением времени, но основные механизмы остаются в значительной степени неизвестными. «Возможность отсрочить или обратить вспять функциональное снижение стволовых клеток – одна из самых интересных проблем в регенеративной медицине», – объясняет профессор Антонио Дель Соль, руководитель группы вычислительной биологии в LCSB.

Два состояния стволовых клеток с разными ролями

Взрослые стволовые клетки находятся в состоянии покоя большую часть своей жизни: они остаются бездействующими в течение длительных периодов времени и активируются только в ответ на травму. Затем они размножаются и приобретают разные судьбы: одни формируют новые мышечные волокна, а другие пополняют пул стволовых клеток. Недавние исследования показали, что покоящаяся популяция стволовых клеток неоднородна, но роль этой неоднородности в восстановлении тканей и ее эволюция в течение жизни остаются неясными. Исследователи из LCSB и коллеги из Испании, Италии и США совместно исследовали эти проблемы на мышах, начиная с ранних неонатальных стадий и заканчивая гериатрическим возрастом, с помощью инновационных вычислительных методов.

Они идентифицировали два состояния покоящихся стволовых клеток в ненарушенных скелетных мышцах, которые отличаются относительной экспрессией специфического гена, называемого CD34. Покоящиеся стволовые клетки, экспрессирующие высокие уровни CD34, настроены на самообновление при повреждении, сохраняя подлинные отличительные черты стволовых клеток (истинное состояние), тогда как те, которые экспрессируют низкие уровни, настроены на дифференцировку в мышечные клетки (примированное состояние).

Сохранение разнообразия стволовых клеток в пожилом возрасте

Исследователи также показали, что подлинное состояние стволовых клеток сохраняется до старости: старые подлинные стволовые клетки работают так же хорошо, как и молодые аналоги во время регенерации мышц in vivo. Тем не менее, в преклонном возрасте эти стволовые клетки претерпевают резкое снижение функциональности и приобретают черты, характерные для примированных стволовых клеток. Если это последнее изменение, вероятно, объясняет резкое ухудшение регенерации мышц в гериатрическом возрасте, эти результаты также являются неожиданными: разнообразие и регенеративные свойства стволовых клеток сопротивляются старению в большей степени, чем предполагалось ранее.

Понимание основных молекулярных механизмов

Чтобы лучше понять, как неоднородность стволовых клеток развивается с течением времени, исследователи изучили задействованные механизмы с помощью компьютерного и математического моделирования. Они определили молекулярный путь, который играет роль в поддержании двух состояний покоящихся стволовых клеток. Во-первых, для сохранения подлинного состояния стволовых клеток требуется активность определенного фактора транскрипции, называемого FoxO. И наоборот, инактивация FoxO ухудшает истинное состояние, заставляя стволовые клетки приобретать черты примированного состояния, что наблюдается в глубокой старости. Это предполагает, что долгоживущие покоящиеся стволовые клетки в первую очередь полагаются на передачу сигналов FoxO для сохранения разнообразия и стволовости.

Изучая дальнейший путь передачи сигналов с помощью нового вычислительного метода, исследователи обнаружили, что две молекулы – Igf и Akt – влияют на факторы транскрипции FoxO и регулируют состояния стволовых клеток.

Противодействие возрастной атрофии мышц

Это исследование подчеркивает потерю гетерогенности долгоживущих стволовых клеток как движущую силу регенеративной недостаточности с возрастом. Понимание того, как сохранить фракцию стволовых клеток, наделенную наивысшими регенеративными свойствами в старых мышцах, будет иметь решающее значение для улучшения регенерации мышц, особенно в пожилом возрасте. .

«Идентификация сигнального пути IGF-1 / Akt / FoxO и его роли в поддержании гетерогенности покоящихся стволовых клеток может помочь раскрыть способы активации стволовых клеток для восстановления мышц» , – подчеркивает профессор Дель Соль. «Нацеливание на эти молекулы может, например, способствовать стволовости и представлять собой многообещающую стратегию омоложения гериатрических подлинных стволовых клеток с благоприятными последствиями для регенерации после травм».

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

один × 5 =