Постаревшие клетки препятствуют регенерации мышц

Международная команда ученых составила атлас постаревших мышиных клеток (senescent cells) скелетных мышц. Несмотря на то, что такие клетки очень гетерогенны, их объединяет экспрессия факторов, связанных с воспалением и фиброзом. Продукты секреции этих клеток тормозят регенеративные процессы в мышце, причем и у молодых, и у пожилых мышей. Уменьшив их количество или количество секретируемых ими молекул, ученым удалось повысить регенеративный потенциал скелетных мышц мышей всех возрастов.

Клеточное старение — это состояние продолжительной остановки клеточного цикла, необходимое для подавления развития опухолей, нормального эмбриогенеза и восстановления повреждений на коже. Исследование постаревших клеток затруднено, так как не существует какого-либо универсального маркера таких клеток. Чтобы изучить процессы клеточного старения, авторы опубликованной в Nature статьи проверили несколько систем, позволяющих оценить при помощи микроскопии количество постаревших клеток в мышцах у мышей. Несмотря на то, что уровень клеточного старения значительно увеличивается с возрастом, ниши таких клеток образуются в том числе и у молодых мышей после травмы.

На основе полученных данных ученые разработали метод флуоресцентного сортинга клеток, экспрессирующих ассоциированную со старением бета-галактозидазу (SA-β-gal). Это позволило им провести секвенирование РНК единичных клеток скелетных мышц, принадлежащих только к этой популяции. Используемую пробу назвали SPiDER, и доказательством ее специфичности послужил тот факт, что среди нетравмированных мышц молодых мышей не обнаружилось ни одной SPiDER+ клетки. Глубокий анализ транскриптома и сигнальных путей выявил, что постаревшие клетки все же сохраняют признаки своего клеточного типа, но при этом приобретают два универсальных свойства: воспаление и фиброз.

Стареющие клетки создают нишу воспаленных клеток. Этот процесс называется воспаление, связанное со старением (inflammageing), и он останавливает пролиферацию и регенерацию стволовых клеток, расположенных вблизи ниши. Ученые обнаружили, что уменьшение количества стареющих клеток и снижение их провоспалительного секрета за счет нейтрализации CD36 ускоряет регенерацию и у молодых, и у старых мышей. А трансплантация стареющих клеток, напротив, сдерживает регенерацию.

Таким образом, исследователям удалось не только оценить количество постаревших клеток у мышей разных возрастов до и после травмы, но и разработать метод сортинга таких клеток. Исследование позволило обнаружить и заблокировать негативное влияние ниш стареющих клеток на регенеративный потенциал скелетных мышц.

Так как механизмы накопления постаревших клеток общие и для мышей, и для людей, эти результаты открывают потенциальные возможности для улучшения регенерации мышц на протяжении всей жизни и имеют большое значение для лечения заболеваний мышц.

«Клетки-зомби» препятствуют восстановлению спинного мозга у млекопитающих