Стволовые клетки тоже стареют

Не вызывает сомнений, что с возрастом возможности организма к восстановлению истощаются, хотя причины этого еще не конца понятны. Стволовые клетки противостоят старению, заменяя поврежденные клетки, причем особенно часто обновляются клетки кожи, кишечного эпителия и крови. Но, как недавно показала группа американских ученых, регенеративные способности стволовых клеток с возрастом также угасают из-за накопления в них функциональных дефектов.

Ученые исследовали молекулярные механизмы, лежащие в основе старения стволовых клеток, анализируя возрастные изменения профилей генетической экспрессии в гемопоэтических стволовых клетках (ГСК). Они обнаружили, что гены, вовлеченные в воспалительную и стрессовую реакцию, с возрастом становятся более активными, тогда как активность генов, регулирующих генную экспрессию и целостность генома, падает. Это говорит о том, что ГСК, как и остальные клетки организма, с возрастом изнашиваются и начинают работать хуже.

Для изучения регенеративных возможностей ГСК ученые выделили их у молодых (2 месяца) и старых (21 месяц) мышей и трансплантировали облученным молодым или старым мышам, чья кроветворная система была разрушена радиацией. И молодые, и старые ГСК давали начало новой системе кроветворения в течение 4 недель после трансплантации. Но через 8 и 16 недель продукция клеток крови старыми ГСК значительно снизилась, хотя число стволовых клеток и не уменьшилось - но они исчерпали свои возможности репопуляции.

Открытие, что с возрастом растет экспрессия связанных с воспалением генов, согласуется с известными фактами возрастных воспалительных процессов в почках, артериях и головном мозге. Оно также объясняет утрату ГСК их функций - один из таких генов, Р-селектин (P-selectin), кодирует молекулы адгезии на поверхности клеток, необходимые для колонизации ГСК костного мозга. Нарушения в работе этого гена не позволяют старым ГСК полностью заселить костный мозг после трансплантации.

Уменьшение экспрессии генов, вовлеченных в ремоделирование хроматина, приводит к нарушениям активности транскрипции, что дисрегулирует весь геном. Такой «эпигенетический механизм старения» объясняет множественные возрастные изменения на молекулярном, клеточном и организменном уровне. Результатом дисрегуляции множества генов становится утрата клеточных функций и контроля роста, что в конечном итоге приводит к развитию той или иной формы рака.