Рецепт омоложения: больше Notch и меньше TGF-beta
Ученые университета Калифорнии, работающие под руководством доктора Ирины Конбой (Irina Conboy), утверждают, что манипуляции над стволовыми клетками могут вернуть молодость стареющим мышцам. Путем изменения одного из молекулярных механизмов им удалось заставить стволовые клетки мышечной ткани старых мышей продуцировать новые мышечные волокна так же хорошо, как это происходит в молодом организме.
Любое физическое перенапряжение ведет к повреждению мышечных клеток, со временем замещаемых новыми, появляющимися в результате деления стволовых клеток. Однако в стареющем организме клетки гибнут быстрее, чем появляются новые.
Атрофия мышечной ткани развивается в процессе старения, а также при различных заболеваниях, таких как рак и мышечная дистрофия. Утрата мышечной ткани часто ухудшает состояния здоровья в целом, поэтому фармацевтические компании активно работают над созданием новых препаратов, стимулирующих рост мышечной массы без отрицательных побочных эффектов, характерных для анаболических стероидов.
В более ранней работе авторы продемонстрировали, что помещение стареющих стволовых клеток в культуру, содержащую сосудистую и мышечную ткани молодого организма, стимулирует их способность формировать новые клетки. И наоборот, оказалось, что стареющая ткань приводит к преждевременному старению молодых стволовых клеток и значительному замедлению их деления. Исследователи предположили, что входящие в состав молодой и старой ткани стволовые клетки получают разные химические сигналы, манипуляции над которыми позволят вернуть молодость стареющей ткани.
В экспериментах на мышах исследователи установили, что стареющая мышечная ткань синтезирует повышенное количество трансформирующего фактора роста-бета (TGF-beta), способность которого подавлять рост мышц известна давно. С помощью метода РНК-интерференции они блокировали у мышей экспериментальной группы гены, кодирующие молекулы, участвующие в опосредуемом TGF-beta сигнальном механизме, ингибирующем деление клеток. После этого молодым и старым животным вводили небольшие дозы змеиного яда, мгновенно убивающего мышечные клетки.
Проведенная через пять дней оценка показала, что у молодых животных происходило активное замещение поврежденных мышечных клеток новыми.
Аналогичный уровень регенерации наблюдался и у старых животных экспериментальной группы, в то время как у старых животных группы контроля на месте повреждений происходило разрастание фибробластов и формирование рубцовой ткани.
На верхнем рисунке изображена мышечная ткань стареющей мыши, обработанная с помощью метода РНК-интерференции, которая очевидно демонстрирует более активный рост по сравнению с изображенной на нижнем рисунке тканью животного группы контроля (красным показаны мышечные стволовые клетки, зеленым – мышечные волокна).
Авторы считают, что управление опосредуемым TGF-beta сигнальным механизмом можно использовать для лечения возрастной атрофии мышц.
Однако они подчеркивают, что полное блокирование этого механизма чревато серьезными побочными эффектами, в том числе развитием опухолей, поэтому крайне важной задачей является поиск приемлемого баланса между активностью TGF-beta и белка Notch, известного благодаря способности омолаживать стареющие ткани.
Оба белка связываются с одним и тем же рецептором на поверхности стволовых клеток и являются естественными конкурентами.
Для физиологически молодого организма характерен высокий уровень Notch и низкий – TGF-beta, а в старости это соотношение меняется на противоположное. Изменения уровней этих белков однозначно связано с процессом старения, однако причины и механизмы этого пока неясны.
Notch и TGF-beta регулируют активность стволовых клеток и других органов, в том числе мозга, поэтому предложенный подход теоретически можно использовать если не для омоложения всего организма, то, по крайней мере, для восстановления физических повреждений мягких тканей и устранения последствий инсульта.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru по материалам UC Berkeley
18.06.2008