Badacze z Uniwersytetu Cornell szczegółowo zrozumieli, w jaki sposób mięśnie tracą zdolność do regeneracji wraz z wiekiem, wykorzystując myszy jako model. Zidentyfikowali 29 typów komórek i odkryli, że komórki odpornościowe i komórki macierzyste mięśni zachowują się inaczej u starszych myszy, co prowadzi do braku koordynacji w naprawie mięśni.
W miarę starzenia się mięśni ich komórki tracą zdolność regeneracji i gojenia po urazie. Teraz badacze z Cornell University stworzyli najbardziej kompleksowy jak dotąd obraz tego, jak ta zmiana u myszy rozwija się w czasie.
„Podstawowe pytanie, które kierowało początkowymi badaniami, w rzeczywistości wprawiło w zakłopotanie społeczność zajmującą się biologią mięśni szkieletowych” – powiedział Ben Cosgrove, profesor nadzwyczajny inżynierii biomedycznej i główny autor artykułu. „Czy spadek regeneracji obserwowany w starych mięśniach wynika ze zmian w komórkach macierzystych, które same napędzają proces naprawy, czy też ze zmian w sposobie, w jaki są one instruowane przez inne typy komórek?”
W badaniu opublikowanym w Nature Aging naukowcy pobrali próbki komórek od młodych, starych i starszych myszy w sześciu punktach czasowych po wywołaniu urazu przez odmianę toksyny jadu węża. Zidentyfikowali 29 zdefiniowanych typów komórek, w tym komórki odpornościowe, które wykazywały różnice w liczebności i czasie reakcji pomiędzy grupami wiekowymi, a także komórki macierzyste mięśni, które samoodnawiają się w młodości, ale zanikają wraz ze starzeniem się mięśni.
Dyskoordynacja w naprawie mięśni wraz ze starzeniem się
Szczegółowa ocena wielu typów komórek na przestrzeni czasu wykazała brak koordynacji w procesie naprawy mięśni u starszych myszy. Wiele komórek odpornościowych, które koordynują naprawę tkanek, pojawia się w niewłaściwym czasie.
„Jest ich za dużo lub za mało” – stwierdził Cosgrove. „Komórki odpornościowe grają niewłaściwą muzykę. W starszych mięśniach nie pasują do siebie.
Zespół badawczy zastosował nowatorską metodę oceny starzenia się, czyli stanu, w którym komórka nie może się już dzielić.
„Opracowaliśmy coś, co nazywamy metodą opartą na uczeniu się transferowym” – powiedziała główna autorka Lauren Walter, doktorantka w laboratorium Cosgrove w czasie badania. „Wykorzystaliśmy istniejącą listę genów, aby ocenić stan starzenia się komórki, a następnie zastosowaliśmy tę metodologię do oceny starzenia w zależności od wieku i punktu czasowego regeneracji”.
Badanie pozwala lepiej zrozumieć interakcje między typami komórek oraz sposób, w jaki wywołują one starzenie, co może pomóc w opracowaniu leków ukierunkowanych na starzejące się komórki.
Odniesienie: „Analiza transkryptomiczna regeneracji mięśni szkieletowych w ciągu życia myszy identyfikuje zmienione stany komórek macierzystych” autorstwa Lauren D. Walter, Jessica L. Orton, Ioannis Ntekas, Ern Hwei Hannah Fong, Viviana I. Maymi, Brian D. Rudd, Iwijn De Vlaminck , Jennifer H. Elisseeff i Benjamin D. Cosgrove, 22 listopada 2024 r., Starzenie się natury.
DOI: 10.1038/s43587-024-00756-3
Badania były wspierane przez USA Narodowe Instytuty ZdrowiaInstytut Bloomberg~Kimmel i profesura Mortona Goldberga.
