Част от стареещите "зомби" клетки имат защитна функция и подпомагат възстановяването на увредените тъкани

Не всички стареещи клетки („зомби“) са опасни и трябва да бъдат унищожени, за да се предпазим от заболявания, свързани със стареенето, твърдят учени от Калифорнийския университет в Сан Франциско. Те откриват част от тези клетки в напълно здрави, млади тъкани, където дори подпомагат нормалния процес на възстановяване.

„Зомби“ клетките са откриват в белите дробове, както и в други органи, които служат като защитна бариера за тялото – тънките черва, дебелото черво и кожата. Екипът решава да провери как ще реагират те при взаимодействие със сенолитичен (антистареещ) медикамент, чиято основна задача е да ги унищожи. Оказва се, че след прием на сенолитика и потискане на тяхната функция, увредената белодробна тъкан заздравява по-бавно.

Доцентът по белодробни заболявания, интензивна грижа и алергии д-р Тиен Пенг, който е и автор на проучването, пояснява, че „стареещите клетки заемат специални ниши и играят ролята на стражи*. Те следят за увреждане на тъканта и, ако открият такова, стимулират намиращите се в близост стволови клетки да растат, за да подпомогнат оздравяването й.“

Резултатите са публикувани на 13 октомври 2022 г. в списание „Science“.

Стареещите клетки едновременно нанасят вреди и лекуват

Според доц. Пенг е напълно разбираемо защо доскоро стареещите клетки са се смятали за вредни и опасни. С напредването на възрастта част от тях започват да се натрупват в човешкия организъм. Опасността се крие в това, че, след като спрат да се делят, те не умират, както се случва с нормалните стареещи клетки, а отделят вещества, които водят до образуването на секреторния фенотип SASP, свързван с процеса на остаряване. Болестите, които могат да се отключат, са болест на Алцхаймер, артрит, рак и други. Неслучайно учените наричат тази група стареещи клетки „зомбита“.

Сенолитиците убиват „зомби“ клетките по време на експеримент, проведен върху животни, като по този начин се предотвратява или забавя развитието на заболявания, свързани със стареенето, и се удължава продължителността на живота им. Откритието събужда интереса на научните лаборатории и фармацевтичните компании, които проучват възможностите за създаването на нови и подобрени медикаменти срещу стареене.

Унищожаването на „зомби“ клетките обаче крие и известни рискове, смята доц. Пенг. Неговото проучване разкрива, че те допринасят за възстановяването на увредената тъкан, като за целта активират стволовите клетки, разположени около нея. „Сенолитиците имат както положителен, така и отрицателен ефект. Те могат да нарушат нормалния процес на възстановяване, но могат и да ни предпазят от болести, предизвикани от патологичното поведение на стволовите клетки“, добавя още експертът.

Флуоресцентен протеин помага за откриването на „зомби“ клетките

Откриването на „зомби“ клетките, с цел тяхното изучаване, е силно затруднено, защото биомаркерите на стареенето, какъвто е генът p16, в много случаи се срещат рядко. В по-стари експерименти учените извличат вид клетки, известни като фибробласти, и ги оставят да се размножат в специален лабораторен съд. След това инжектират в тях химикали, които ускоряват стареенето. В жив организъм обаче клетките взаимодействат с околните тъкани, което също влияе на генната им активност. С други думи, характеристиките на клетките, изолирани в лабораторията, могат да бъдат много по-различни от тези на клетките в тяхната естествена среда.

За да улесни проучването на „зомби“ клетките, постдокторантът Набора Рейес де Барбоса усъвършенства добре познатата техника за добавяне на зелен флуоресцентен протеин (GFP) към гена, който трябва да бъде изследван, в случая p16. Протеинът помага за лесното откриване на стареещите клетки на ултравиолетова светлина. Всъщност Рейес увеличава количеството и подобрява стабилността на GFP, което го прави по-ярък и позволява да се наблюдават „зомби“ клетките в тяхната естествена среда в живите тъкани.

>>> Стресът може да ускори стареенето на имунната система

„Зомби“ клетките стават активни малко след раждането

С помощта на свръхчувствителния инструмент, екипът от Сан Франциско открива, че стареещите клетки живеят и в младите, още здрави тъкани, при това в количества, по-големи, отколкото се е смятало преди. Според експертите те всъщност се появяват и започват да се натрупват малко сред раждането.

Стават ясни и някои специфични фактори на растежа, които “зомби“ клетките секретират, за да стимулират дейността на стволовите клетки по възстановяване на увредената тъкан.

Ролята на имунните клетки

Едно от откритията на Пенг и колегите му е свързано с макрофагите и моноцитите (клетки на имунната система), които се оказва, че имат способността да активират стареещите клетки. Взаимодействието между тях означава, че възпалението в по-старите или увредени тъкани до голяма степен променя активността и регенерацията на стареещите клетки.

Докато изследват белодробната тъкан, Пенг и екипът му наблюдават оцветени в ярко зелено стареещи клетки, в непосредствена близост до стволови клетки в базалната мембрана – бариерата, което не допуска навлизането на опасни вещества в тялото и позволява на кислорода да проникне от въздуха в белите дробове и накрая в тъканите. Целият този динамичен процес може да бъде компрометиран след прием на сенолитици (медикаменти, забавящи стареенето).

Учените откриват стареещи клетки, които не умират, но са спрели да се делят, и в други органи със защитна функция – тънките черва, дебелото черво и кожата. Ако сенолитикът ги унищожи, белодробните стволови клетки губят способността си да възстановят повредената повърхност.

Според Лиан Джоунс, директор на изследователския институт по стареене „Bakar“, и Стюарт Линдзи, почетен професор по експериментална патология, откритието на доц. Пенг ще даде нов тласък на изследванията, свързани с процесите на стареене. Джоунс смята, че проучванията оттук нататък трябва да се фокусират върху разпознаването и унищожаването само на вредните стареещи клетки, по възможност още при първи признаци на заболяване. Тя подчертава, че е много важно останалите стареещи клетки да се запазят, защото имат наистина съществена роля във възстановяването на организма. Необходимо е да се създадат нови лекарства и малки молекули, които да атакуват точно определена група стареещи клетки, свързани с отключването на някои опасни заболявания, а не с регенерацията на увредени тъкани. 

* Nabora Reyes de Mochel et al. Sentinel p16INK4a+ cells in the basement membrane form a reparative niche in the lung. Science. 2022.