Найден механизм, предотвращающий возрастную потерю стволовых клеток
Учёные из Института Исследования Старения им. Бака (Buck Institute for Research on Aging), США, обнаружили, что, воздействуя на мышей рапамицином, ингибитором белка TOR, можно предотвратить возрастную потерю стволовых клеток. Результаты исследования опубликованы 7 декабря 2017 года в Cell Stem Cell.
Стволовые клетки восполняют запасы отмирающих зрелых клеток и восстанавливают ткани организма на протяжение всей жизни. Однако с возрастом количество стволовых клеток снижается, а также понижается их регенеративный потенциал.
Американские исследователи обнаружили, что белок TOR (Target of Rapamycin), играющий одну из ведущих ролей в механизме старения, также контролирует потерю стволовых клеток с возрастом. Лечение мышей с помощью рапамицина, ингибитора TOR, остановило и обратило вспять этот процесс в трахее подопытных животных.
В большинстве тканей зрелые стволовые клетки находятся в состоянии покоя. Они активируются в случае травмы или инфекции, быстро делясь, создавая дочерние клетки, дифференцирующиеся в необходимые клетки для восстановления повреждённой ткани. Такое деление должно быть «ассиметричным», т.е. только одна из двух образовавшихся во время деления клеток будет дифференцироваться, в то время как другая остаётся стволовой клеткой.
Профессор и ведущий автор исследования Гейнрих Джаспер (Heinrich Jasper) говорит, что предыдущие исследования показали необходимость поддержания низких уровней TOR для сохранения стволовых клеток в состоянии покоя и предотвращения их дифференцировки.
Однако в новой работе учёные из Института им. Бака обнаружили, что сигнальный путь TOR активируется во многих типах стволовых клеток, участвующих в регенеративном ответе.
Джаспер говорит, что данная активация важна для быстрого восстановления тканей, но в то же время она увеличивает вероятность того, что стволовые клетки будут дифференцироваться, теряя статус стволовых.
Такая потеря, продолжает учёный, в данном изучаемом случае — в кишечнике мух, мышцах и трахее мышей, особенно распространена при активной регенерации, которая вызвана хроническими инфекциями или травмами тканей.
В процессе старения частая или хроническая активация сигнального пути TOR способствует постепенной потере стволовых клеток. Исходя из этого, используя генетическое или фармакологическое ограничение хронической активности TOR, исследователи смогли остановить и обратить вспять потерю стволовых клеток в трахее и мышцах пожилых мышей.
«Всё дело в поддержании баланса между обновлением и дифференцировкой стволовых клеток», — сказал Джаспер. «Хорошо видно, как потеря зрелых стволовых клеток происходит на протяжении всей жизни и ускоряется в период старения. Мы рады, что у нас есть средства для спасения стволовых клеток, повышающие их способность поддержания здоровья тканей».
Работа в Институте им. Бака во главе с научным сотрудником доктором Самантой Халлер (Samantha Haller) началась с изучения кишечника плодовых мушек и продолжилась на трахеях мышей – тканях, имеющих много общего. Эксперименты с мышечной тканью мышей были выполнены в Стэнфордском университете (Stanford University).
В Институте им. Бака мыши подвергались разным схемам лечения рапамицином на разных этапах жизненного цикла. Джаспер отмечает, что рапамицин смог спасти стволовые клетки даже у 15-месячных мышей, что эквивалентно 50 годам у человека.
«В каждом случае мы наблюдали снижение количества стволовых клеток, и рапамицин восстанавливал его».
Является ли это следствием пополнения пула стволовых клеток из более дифференцированных клеток или следствием увеличения количества «ассиметричных» делений, которые позволяют одной стволовой клетке производить две новые, ещё предстоит выяснить, сказал он.
Джаспер говорит, что TOR можно регулировать рядом стимулов, и теперь учёные пытаются понять, как именно активность этого сигнального пути контролируется в стволовых клетках.
«Существует ли постоянное возрастание TOR на протяжении всей жизни или его активация происходит при старении животных? Что произойдёт при снижении уровня TOR?» Джаспер отмечает, что исследователи из Института им. Бака также тестируют гомологи рапамицина, которые будут нацелены на TOR Complex 1 – ключевой комплекс, регулирующий рост клеток и метаболизм у всех сложных организмов.
