Układ naczyniowy tunikatu gwiazd rzuca światło na przyszłe metody leczenia chorób związanych ze starzeniem się

Wielu ludzi nie jest usatysfakcjonowanych swoim zdrowiem, okresem życia, który spędza się w dobrym zdrowiu. Choroby związane ze starzeniem okradają naszą witalność i ograniczają nas od życia, jak byliśmy młodzi.

„Kiedy masz 60 lat, żyjesz do 80 lat, a potem przez 20 lat stajesz się coraz bardziej niezdrowy. Chcielibyśmy zmienić twoje zdrowie.”powiedział Anthony De Tomaso, profesor na Wydziale Biologii Molekularnej, komórkowej i rozwojowej na UC Santa Barbara, który kieruje zespołem w badaniu starzenia się w układzie naczyniowym. Zgodnie ze słowami De Tomaso, większość ludzi życzyłaby sobie dłuższego zdrowia, by żyć jak 60-latek w wieku 80 lat, z porównywalną jakością życia.

Ludzie krok bliżej do nabycia poważnych chorób w procesie starzenia się. Jedna osoba umiera co 36 sekund z powodu chorób układu krążenia w samych Stanach Zjednoczonych-większość z nich jest w wieku powyżej 75 lat. Nawet jeśli nie jest oblegany przez choroby, zużyty układ naczyniowy zmniejsza elastyczność, a ludzie mają również ograniczoną sprawność ruchową. Na przykład mogą nie być w stanie uprawiać sportów o wysokiej intensywności. Oprócz chorób naczyniowych, starsze mają również większe prawdopodobieństwo zachorowania na raka.

Jednak De Tomaso i jego zespół uzyskali wyniki dzięki swoim badaniom, które mogą oświecić leczenie tych chorób, badając układ naczyniowy modelowego organizmu w badaniach opublikowanych w Frontiers.

Byli kreatywni przy wyborze organizmu do badania naczyń. Zamiast niektórych powszechnie używanych modeli, takich jak myszy lub robaki, pracowali nad Botryllus schlosseri, rodzajem osłonicy, która ma swój układ naczyniowy rosnący poza ciałem. Dostępność komórek naczyniowych umożliwiła naukowcom wycinanie kawałków naczyń, obserwowanie, jak naczynia odrastają lub regresują w czasie rzeczywistym i poznanie, które geny są ekspresji na danym etapie za pomocą metod sekwencjonowania DNA (lub mRNA).

Jednym z pytań, które zadali, było to, jak stara pojawiająca się komórka naczynia krwionośnego różni się od młodej komórki. Odpowiedź brzmiała, że wraz z wiekiem komórki tworzą węższe naczynia, które pozwalają tylko na powolny przepływ krwi. Gdy prędkość przepływu osiągnie niższy próg, starzenie się zatrzymuje się, a śmierć wyprzedza organizm.

Od razu pojawiło się następujące pytanie: jak genetyka wpływa na proces starzenia?

Po ścisłej współpracy z tymi organizmami modelowymi naukowcy potwierdzili, że ekspresja genów związana z funkcjami cytoszkieletu i macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) bardzo się zmieniała wraz z wiekiem. Cytoszkielet jest analogiczny do naszego szkieletu, ale na znacznie mniejszą skalę: wspierają komórki od wewnątrz. ECM to sieć 3D, która obsługuje otaczające ją komórki zewnętrznie. Gdy cytoszkielet i ECM nie działają tak dobrze z powodu starzenia się, komórki naczynia mają bardziej zdezorganizowaną strukturę i stają się sztywne.

Mimo że wykazują one ekspresję różnych genów, stare i młode komórki nie różnią się sekwencjami cytoszkieletu i DNA ECM. Zamiast tego, ta ekspresja różnicowa wynika ze zmian epigenetycznych, które są modyfikacjami ekspresji genów, które nie obejmują zmian w sekwencjach DNA, takich jak różnice w sposobie interakcji białek z nicią DNA. Na przykład niektóre białka, które normalnie tłumią ekspresję genu unikalnego dla młodych komórek, mogą być wytwarzane w pobliżu nici DNA w znacznie wyższym stężeniu niż wcześniej, powodując wyciszenie tego genu, co może prowadzić do starzenia się komórek.

To kluczowe odkrycie, że stare i młode komórki różnią się ekspresją epigenetyczną, zostało udowodnione przez eksperyment ablacyjny, w którym naukowcy wycięli kawałek naczyń krwionośnych zarówno od młodych, jak i starych B. schlosseri i zaobserwowali, czy naczynia odrosną. Ku ich zaskoczeniu, zarówno stare, jak i młode organizmy regenerowały naczynia, ale stare były w stanie regenerować tylko stare komórki, które tworzyły wąskie naczynia. Wygląda na to, że starzenie się nie hamuje zdolności regenerującej naczynia, ale determinuje wygląd zregenerowanych komórek.

Chociaż wyniki badań nie mają obecnie zastosowania w prawdziwym życiu, pozwalają nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób proces starzenia się przynosi różnice dla komórek w różnym wieku, według De Tomaso. Rozpoznanie różnicy między pożądanym rezultatem, którym jest młoda komórka, a celem, starą komórką, jest pierwszym ważnym krokiem w kierunku zrozumienia, jak ewentualnie odmłodzić nasze stare naczynia.

Oprócz implikacji dla przyszłych badań nad chorobami naczyniowymi, wyniki te mogą również rzucić światło na leczenie raka.

Badacze potraktowali B. schlosseri rodzajem leku hamującego raka o nazwie BAPN, który działa hamująco na wzrost nowych naczyń w guzach. W odpowiedzi na BAPN młode komórki naczyń krwionośnych popełniają samobójstwo, ale Stare nie. to natychmiast zwróciło uwagę naukowców, ponieważ reakcja młodych komórek jest pożądanym wynikiem w walce z guzem.

Ponieważ guz potrzebuje również składników odżywczych, sztucznie zwiększa naczynia krwionośne i służy jako rura dostarczająca żywność. Jeśli naukowcy mogą oszukać guza, aby zachowywał się jak B. schlosseri i spowodować, że nowo utworzone naczynia krwionośne wycofają się z guza w kontrolowany sposób bez uszkadzania innych tkanek, mogą zbliżyć się do opracowania lekarstw na różne nowotwory.

Dodaj komentarz