Единственный недостающий белок может помочь объяснить, почему наша иммунная система стареет и почему на самом деле возможно повернуть время вспять. Автор: Shutterstock
По мере того, как люди становятся старше, видимые изменения, такие как седина в волосах и слабость мышц, становятся лишь частью истории. Старение также влияет на иммунную систему. Одна из основных причин заключается в том, что стволовые клетки, ответственные за выработку крови и иммунных клеток, со временем могут накапливать генетические мутации, повышая риск развития рака и других проблем со здоровьем.
Ученые из Университета Иллинойса в Чикаго определили ключевой биологический процесс, стоящий за этим изменением. В статье, опубликованной в журнале Blood, исследователи сообщают, что старение связано со снижением уровня белка, называемого тромбоцитарным фактором 4. Что еще более поразительно, восстановление этого белка в старых клетках крови обратило вспять некоторые признаки клеточного старения. Полученные данные указывают на потенциальную новую цель для лечения возрастных заболеваний крови и иммунной системы.
Роль стволовых клеток крови в укреплении иммунитета
Гемопоэтические стволовые клетки, которые часто называют стволовыми клетками крови, находятся в костном мозге и служат основой кровеносной и иммунной систем организма. Эти редкие клетки вырабатывают все основные типы крови и иммунных клеток, необходимых для транспортировки кислорода и защиты от инфекций.
«Наши гемопоэтические стволовые клетки очень редки», — говорит Сандра Пиньо, доцент кафедры фармакологии и регенеративной медицины Медицинского колледжа UIC. «Мы называем их Святым Граалем иммунной системы».
У молодых людей эти стволовые клетки поддерживают здоровый баланс. Они продуцируют миелоидные клетки, к которым относятся эритроциты и некоторые иммунные клетки, а также лимфоидные клетки, такие как Т- и В-клетки, которые играют центральную роль в борьбе с инфекциями.
Почему стареющие стволовые клетки теряют равновесие
С возрастом стволовые клетки крови начинают активнее вырабатывать миелоидные клетки, в то время как лимфоидных клеток становится все меньше. Этот сдвиг изменяет иммунную функцию и ослабляет способность организма реагировать на болезни.
«Это одна из причин, по которой пожилые люди, как правило, не используются в качестве доноров для трансплантации костного мозга, поскольку их стволовые клетки не столь эффективны», — сказал Пиньо.
Этот дисбаланс не только влияет на иммунитет, но и повышает уязвимость к возрастным заболеваниям.
Тромбоцитарный фактор 4 и контроль стволовых клеток
В ходе исследований на мышах и образцах костного мозга человека исследователи обнаружили, что тромбоцитарный фактор 4 играет центральную роль в регуляции поведения стволовых клеток крови. У молодых людей и животных этот белок действует как сигнальная молекула, которая ограничивает частоту деления стволовых клеток. Этот контроль особенно важен для стволовых клеток, продуцирующих миелоидные клетки.
С возрастом иммунные клетки вырабатывают меньше тромбоцитарного фактора 4. В результате стволовые клетки делятся чаще и без надлежащей регуляции.
«Когда стволовые клетки начинают делиться чаще, чем следовало бы, и если их пролиферация не регулируется, со временем в них могут накапливаться мутации», — сказал Пиньо.
У людей эти мутации связаны с хроническим воспалением, повышенным риском развития рака крови и даже сердечно-сосудистых заболеваний.
В лабораторных условиях удалось обратить вспять признаки старения иммунной системы
Команда обнаружила, что восстановление фактора тромбоцитов 4 может противодействовать этим возрастным изменениям. Пожилым мышам ежедневно вводили белок в кровь в течение более месяца. После лечения их кровь и иммунные клетки продемонстрировали поведение и характеристики, более характерные для более молодых животных.
Аналогичные эффекты наблюдались в лабораторных экспериментах с использованием стволовых клеток человека. Когда к старым клеткам человека был добавлен тромбоцитарный фактор 4, исследователи увидели явное улучшение функции стволовых клеток.
«Это омолодило стареющую кровеносную систему», — сказал Пиньо.
Что это значит для старения и болезней
Несмотря на многообещающие результаты, ожидается, что сам по себе тромбоцитарный фактор 4 не обратит вспять процессы старения во всем организме или значительно продлит продолжительность жизни человека.
По словам Пиньо, несмотря на сильный эффект, тромбоцитарный фактор 4 не станет панацеей, которая остановит старение всех тканей и продлит жизнь только пожилых людей. Однако он может стать частью более широких стратегий, направленных на улучшение состояния, связанного с возрастом.
«Это явное доказательство того, что можно обратить вспять некоторые возрастные расстройства», — сказал Пиньо.
Сен Чжан, научный сотрудник лаборатории Пиньо, является первым автором исследования. Исследованием руководил Константинос Хронис из отдела биохимии и молекулярной генетики, который также был соавтором-корреспондентом. Среди других участников от МСЖД — Чарльз Айемоба, Анна Ди Стауло, Кеннет Джовс, Чандани Патель, Ева Люн, Мора Буэно, Сяопин Ду и Санг-Гинг Онг.