Дали преждевременно остарелите или претоварени стволови клетки са значителен фактор за хроничното белодробно заболяване? Резултатите от направено проучване, публикувано в STAM CELLS Translational Medicine (SCTM ), казват, че много вероятно да е така.
Изследването установява, че повтарящото се увреждане на епителната тъкан на дихателните пътища причинява „биологично стареене“ на разположените там стволови клетки, пише сайтът scitechdaily.com. „Това преждевременно стареене на трахеобронхиалните стволови клетки (TSCs) от своя страна може да допринесе за хронично белодробно заболяване“, обяснява д-р Сюзън Д. Рейнолдс от Национална детска болница в Колумб, Охайо и съосновател на новия учи заедно с д -р Мумита Гош, Медицински факултет на Университета в Колорадо, Медицински кампус Anschutz.
Епителните тъкани се намират в цялото тяло. Техните функции включват защита, секреция, абсорбция, екскреция, филтрация, дифузия и сензорно приемане. Предишни проучвания показват, че способността на епитела да се самообновява и диференцира намалява с времето и че тези промени намаляват регенеративния капацитет. Тази загуба на функция може да доведе до специфична за тъканта стволова клетка и нейната вътрешна тъкан да бъде биологично по-стара от нейната хронологична възраст. (Хронологичната възраст е броят на годините от раждането, докато биологичната възраст отчита външни фактори, които променят функцията).
Биологично стареене на специфични за трахеобронхиалната тъкан стволови клетки
Биологично стареене на специфични за трахеобронхиалната тъкан стволови клетки (TSC) и тяхната трофична единица, псевдостратифициран проводящ епител на дихателните пътища. Всяко нараняване активира множество от TSC, които се размножават и претърпяват терминална диференциация. По този начин всеки цикъл на нараняване изчерпва TSC пула и много наранявания компрометират епителната регенерация. С течение на времето биологичната възраст надвишава хронологичната възраст и увеличава риска от хронично белодробно заболяване.
Предишни проучвания показват също, че биологичната възраст на белодробните клетки е по-голяма от тяхната хронологична възраст при поне две хронични белодробни заболявания, идиопатична белодробна фиброза (IPF) и хронична обструктивна белодробна болест (ХОББ). „Тези творби идентифицират ускореното стареене като нов процес на белодробна болест; използването на тази информация за разработване на нови терапии за лечение на пациенти изисква по-добро разбиране на хронологичното стареене и факторите, които увеличават биологичната възраст“, каза д-р Рейнолдс. Това беше целта на тази последна работа.
Биологичното стареене е свързано със скъсяване на теломерите. Теломерите, открити в краищата на хромозомите, предотвратяват загубата на генетична информация по време на репликацията на ДНК. Те се скъсяват, когато клетките се делят в отговор на нормалния клетъчен оборот или клетъчната смърт, причинена от нараняване.
В по-ранно проучване д-р. Рейнолдс, Гош и техният екип оспорват идеята, че TSC запазва своята функция през целия живот на индивида. Вместо това те предполагат, че многократното разпространение на TSC ги кара да остаряват биологично и да губят функционален капацитет – теория, подкрепена от резултатите от тяхното проучване.
„В нашето последно проучване“, каза д-р Гош, „ние усъвършенствахме тази концепция, като показахме, че нараняването активира само част от мишата TSC популация и предполагаме, че този процес запазва митотичния потенциал на неактивната подпопулация“, а Митозата е процесът, при който клетките се делят и възпроизвеждат.
След излагане на мишки на нафталин – ароматен въглеводород са използвани етикетиране с хроматин и поточна цитометрия, за да определят, че това нараняване е активирало подмножество от TSC, което продължава да се размножава след ремонта на епитела. Втора експозиция на нафталин ускори пролиферацията на TSC.
Когато изследователите разглеждат защо това се случва, те откриват, че е активирана нова кохорта от TSCs и са отговорни за епителната регенерация. Така те стигнаха до извода, че частичното активиране на пула TSC запазва митотичния потенциал на останалия TSC.
Техният анализ на TSC също показа, че по-голямата част от активирания TSC (96 процента) не се самовъзстановява, а вместо това произвежда унипотенциални базални клетки-крайният потомък на TSC-и по този начин се губи от пула TSC.
В обобщение, д-р Гош отбелязва: „Тези проучвания, направени върху мишки, показват, че нараняването причинява селективно активиране на пула TSC и че активираните TSC са предразположени към по-нататъшна пролиферация. Той също така демонстрира, че активираното състояние на TSC води до терминална диференциация“.
След това екипът анализира дължината на теломерите в човешки TSC, използвайки бронхиални и назални клетки, дарени от хора с рядко заболяване с преждевременно стареене, наречено Dyskeratosis Congenita (DC), причинено от мутации в теломерите. Като контрола те също изучават TSC, дарени от здрави хора без разстройство.
Точно както при мишките, изглежда, че повтарящата се пролиферация при хора води до терминална диференциация на TSC и изчерпан пул на TSC. „Честотата на TSC беше значително намалена при пациенти с DC в сравнение с контролите без DC, дълготрайните TSC не бяха открити при пациенти с DC и TSC от пациенти с DC имаше къси теломери“, добави д-р Рейнолдс.
„Като цяло тези данни от проучвания на TSC на мишки и хора показват, че много цикли на нараняване/възстановяване намаляват репаративния потенциал на епитела и че големината на това намаление зависи от броя на TSC, активирани от всяко нараняване. Тези проучвания идентифицират биологичното стареене на TSC като процес, който може да стимулира развитието на хронично белодробно заболяване“, заключават изследователите.
„Това последно изследване добавя повече научни познания към това, което знаем за това как се развива хроничното белодробно заболяване“, казва д-р Антъни Атала, главен редактор на STAL CELLS Translational Medicine и директор на Института за регенеративна медицина Wake Forest. „По -доброто разбиране на биологичното стареене на стволовите клетки може някой ден да доведе до нови лечения и терапии“, смятат още изследователите.
