Международная группа ученых из Японии и США совершила фундаментальное открытие, которое может изменить подход к лечению возрастных заболеваний крови и иммунной системы. Специалисты обнаружили ранее неизвестный механизм, из-за которого с возрастом наша кровь «стареет», а иммунитет ослабевает, пишет ScienceDaily.
С возрастом кровь и иммунная система человека неизбежно теряют свою силу. Одной из главных причин этого является снижение функциональности гемопоэтических стволовых клеток (ГСК). В молодом и здоровом организме эти клетки обладают уникальной способностью к самообновлению и производят сбалансированный «коктейль» из всех необходимых клеток крови: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.
Со временем эффективность ГСК падает. Они начинают производить меньше новых клеток, нарушается баланс в пользу миелоидных клеток (отвечающих за воспалительные реакции) в ущерб лимфоидным (клеткам приобретенного иммунитета). В результате организм становится более уязвимым к инфекциям, анемии и онкологическим заболеваниям. Среди факторов, способствующих этому упадку, ученые выделяют накопленные повреждения ДНК, хроническое низкоинтенсивное воспаление и изменения в микроокружении костного мозга. Тем не менее до последнего времени оставалось загадкой, как именно эти стрессовые факторы «ломают» работу стволовых клеток изнутри.
Чтобы разгадать эту тайну, ученые сосредоточили свое внимание на сигнальном пути RIPK3—MLKL. В биологии этот путь печально известен тем, что запускает некроптоз — агрессивную форму программируемой клеточной гибели.
Исследование началось с парадоксального наблюдения. «Мы обнаружили неожиданный фенотип в гемопоэтических стволовых клетках мышей с нокаутом гена MLKL. При воздействии факторов старения функциональные изменения клеток были значительно ослаблены. При этом мы не заметили увеличения гибели самих стволовых клеток. Это заставило нас предположить, что данный путь может вызывать функциональные сбои, не доводя клетку до смерти», — рассказывает руководивший исследованием доктор Масаюки Ямасита.
Открытие легло в основу новой гипотезы: белок MLKL может влиять на старение клеток, не уничтожая их. Для проверки теории команда использовала широкий арсенал современных методов. Были выведены генетически модифицированные мыши: обычные (дикого типа), с дефицитом белка MLKL и с дефицитом RIPK3. Чтобы имитировать процесс старения, животных подвергали различным стрессам — от воспаления до онкогенного давления.
Главным тестом на «молодость» стволовых клеток стала трансплантация костного мозга. Этот метод позволяет оценить способность ГСК восстанавливать всю кровеносную систему реципиента. Ученые также использовали секвенирование РНК для изучения активности генов и высокоточную визуализацию для наблюдения за поведением белка в реальном времени.
Результаты оказались сенсационными. Активация MLKL действительно не приводила к массовой гибели стволовых клеток. Вместо этого белок совершал короткий «визит» в митохондрии — энергетические центры клетки. Там он наносил урон: снижал мембранный потенциал, деформировал структуру и резко уменьшал выработку энергии.
Именно этот энергетический коллапс приводил к классическим признакам старения ГСК: они теряли способность к самообновлению и начинали производить меньше лимфоцитов, смещая баланс крови в сторону воспаления.
Когда ученые удаляли или блокировали белок MLKL, картина кардинально менялась. Стволовые клетки сохраняли свою регенеративную мощь, производили здоровые иммунные клетки и демонстрировали отличное состояние митохондрий. Эти положительные эффекты наблюдались даже у старых мышей или в условиях сильного стресса. Примечательно, что блокировка MLKL не вызывала глобальных изменений в работе генов. Это доказывает, что белок влияет на старение через прямое воздействие на клеточные структуры, а не через перепрограммирование ДНК.
Исследование указывает на общий механизм, связывающий любой клеточный стресс с повреждением митохондрий и старением стволовых клеток. Выявив MLKL как ключевое звено, ученые открыли путь к созданию революционных лекарств. Как отмечает доктор Ямасита, это может привести к разработке методов лечения, сохраняющих функцию крови у пациентов после химиотерапии или лучевой терапии, а также к созданию препаратов, замедляющих возрастное угасание иммунитета у пожилых людей. Это открытие бросает вызов традиционным взглядам и открывает новую эру в борьбе со старением.
Ранее ученые рассказали, как пить чай, чтобы он принес максимум пользы.
Источник: hi-tech.mail.ru