Кроветворную систему можно омолодить
Исследователям медицинского центра детской клиники Цинциннати (США) и медицинского университета Ульма (Германия), работающим под руководством доктора Хартмута Гайгера (Hartmut Geiger), удалось добиться функционального омоложения гемопоэтических стволовых клеток. Возможно, в будущем этот подход позволит бороться с рядом проблем, ассоциированных с преклонным возрастом.
Гемопоэтические или кроветворные стволовые клетки входят в состав костного мозга и дают начало всем типам клеток крови и иммунной системы: эритроцитам, лейкоцитам и тромбоцитам. По мере старения организма численность этих клеток увеличивается, однако эффективность их пролиферации и дифференцировки в зрелые клетки снижается. Это повышает предрасположенность пожилых людей к инфекционным болезням и злокачественным заболеваниям системы кроветворения.
Более ранние исследования показали, что для белка Cdc42, регулирующего работу сигнальных механизмов в клетках, характерна повышенная экспрессия в клетках различных тканей стареющих мышей. Повышенная экспрессия этого белка была также выявлена в лейкоцитах людей преклонного возраста.
Это подтолкнуло ученых к более детальному изучению Cdc42. Эксперименты на мышах показали, что повышение его активности с помощью генетических методов индуцирует преждевременное старение гемопоэтических стволовых клеток. Такие стареющие клетки утрачивают свою структурную организацию и полярность, что приводит к снижению их функциональной эффективности.
В то же время, снижение активности Cdc42 в стареющих мышиных гемопоэтических клетках с помощью избирательно действующего фармакологического ингибитора CASIN улучшало их состояние и восстанавливало функциональность до уровней, характерных для молодых клеток.
Чтобы убедиться, что клетки действительно помолодели, исследователи использовали метод так называемой конкурирующей трансплантации. Это заключалось в выделении гемопоэтических стволовых клеток из костного мозга молодых (2-4 месяца) и старых (20-26 месяцев) мышей и их последующем культивировании в лабораторных условиях. Во время культивирования клетки старых животных подвергались процедуре «омоложения». Впоследствии две популяции клеток трансплантировали мышам с предварительно уничтоженной системой кроветворения и наблюдали за процессами репопуляции костного мозга и восстановлением кроветворения. Эти наблюдения подтвердили, что по функциональным показателям омоложенные клетки не отличаются от клеток, выделенных из костного мозга молодых животных.
На изображениях можно увидеть различие между флуоресцирующими структурными и функциональными компонентами молодых и стареющих гемопоэтических стволовых клеток. В молодых клетках белки сгруппированы в четкие структуры, тогда как в стареющих клетках они дезорганизованы и разбросаны по всему объему клетки.
Авторы планируют протестировать ингибитор Cdc42 CASIN на экспериментальных моделях in vivo и проанализировать его влияние на состояние различных тканей, в частности, на уровень продукции эритроцитов, выносливость животных и эффективность их иммунных реакций. Они также будут анализировать реакцию кроветворных клеток человека на изменение уровня экспрессии Cdc42 в лабораторных условиях.
Статья Maria Carolina Florian et al. Cdc42 Activity Regulates Hematopoietic Stem Cell Aging and Rejuvenation опубликована в журнале Cell Stem Cell.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Cincinnati Children’s Hospital Medical Center:
Aged Hematopoietic Stem Cells Rejuvenated to be Functionally Younger.
04.05.2012