Нарушение функций стволовых клеток, старение и рак
Рак и старение связаны дисфункцией стволовых клеток
LifeSciencesToday по материалам Centre for Genomic Regulation:
Understanding aging: Stem cell dysfunction links cancer and aging
Старение – сложный биологический процесс, при котором неуклонное снижение функциональных возможностей организма в конечном итоге приводит к его смерти. Однако старение связано и с развитием многих болезней, включая рак, который часто называют «болезнью старения». Старение не только оказывает определяющее влияние на здоровье человека, но и, требуя огромных финансовых затрат, тяжелым грузом ложится на здравоохранение. Поэтому, чтобы увеличить не только продолжительность жизни человека, но и продолжительность ее здорового периода, так важно понять процесс нормального старения.
Несмотря на активно ведущиеся во всем мире исследования, причины старения по-прежнему неизвестны. В частности, не совсем понятно, почему со временем происходит функциональный спад. Ученые Центра геномной регуляции (Centre for Genomic Regulation), Барселона, нашли важный ключ к пониманию процесса старения и обусловленному им развитию заболеваний, в частности, рака.
Свои эксперименты испанские ученые проводили на коже молодых и старых мышей, так как кожа является одной из наиболее быстро стареющих тканей. Действительно, многие из видимых признаков старения организма представляют собой результат изменений именно в этой ткани, включая ее истончение и появление морщин, нарушение роста волос, а также снижение способности к заживлению ран.
Обложка журнала Genes & Development. Сигнальный путь Jak-Stat опосредует дисфункцию стволовых клеток в стареющей коже. Здесь показан иммунофлуоресцентный анализ обработанного ингибитором Jak эпидермиса хвоста старой мыши, окрашенного антителами против CDP (зеленый), маркера активно растущих волосяных фолликул, а также красителем DAPI (голубой) для визуализации ядер и выделения волосяных стержней. Обработка стареющей кожи ингибитором Jak вызывает рост волосяных фолликулов и пролиферацию в стареющем эпидермисе. (Фото: genesdev.cshlp.org)
Кожа, как и весь организм, постоянно обновляется, заменяя мертвые и поврежденные клетки новыми и здоровыми. При этом все ткани зависят от популяции специализированных клеток, известных как стволовые клетки.
«Эти клетки уникальны, так как способны дифференцироваться во все типы клеток данной ткани. Помимо этого они более резистентны к стрессу и повреждениям, чем дифференцированные. Этот процесс омоложения и обновления является чем-то, что, как считается, происходит на протяжении всей жизни», – объясняет первый автор исследования, опубликованного в журнале Genes & Development, постдокторант Джейсон Доулс (Jason Doles).
Чтобы выяснить, может ли ослабление функции стволовых клеток способствовать старению, ученые изучали стволовые клетки кожи в процессе их старения. Главный сделанный ими вывод – в процессе старения стволовые клетки кожи действительно теряют способность должным образом выполнять свои функции.
«Мы установили, что в процессе старения в стволовых клетках происходят важнейшие изменения, и у более старых животных наблюдаются более выраженные нарушения их роста. Кроме того, старые стволовые клетки не в состоянии противостоять стрессу так же эффективно, как молодые. Это убедительно подтверждает идею о том, что изменения в функции стволовых клеток действительно могут обуславливать процесс старения», – говорит руководитель исследования Вильям Кейс (William Keyes), глава лаборатории механизмов рака и старения.
Иммуноокрашивание трансгенного (кератин-15-зеленый флуоресцентный белок) репортера в эпидермисе хвоста мыши выделяет популяцию стволовых клеток, подвергающихся возрастным изменениям. (Фото: Centre for Genomic Regulation)
Ученым удалось открыть новые процессы, управляющие старением стволовых клеток кожи и связывающие процесс старения с такими заболеваниями, как рак. Действительно, в недавней работе этой же группы было показало, что именно стволовые клетки становятся неконтролируемыми при развитии плоскоклеточной карциномы – смертельного вида рака кожи. В данном исследовании (Age-associated inflammation inhibits epidermal stem cell function), проведя секвенирование РНК старых стволовых клеток, анализ цитокинов и функциональные тесты, ученые определили вероятную причину потери ими функции в процессе старения. Они показали, что в процессе нормального старения кожа изменяется и вырабатывает много различных белков, опосредующих воспаление, и что угасанию функции стволовых клеток способствует именно аномальный синтез этих медиаторов воспаления. Учитывая, что связь между воспалением и развитием рака известна уже давно, исследование вносит вклад в ее понимание.
Взятые вместе, эти данные помогают объяснить, что, скорее всего, является основной причиной старения и как развивается этот процесс. Кроме того, определив воспаление как причину дисфункции стволовых клеток, работа раскрывает и вероятные причины развития рака.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
18.10.2012