Клеточный сигнал, необходимый для развития скелета, усиливается в процессе старения и приводит к ослаблению костей, показало новое исследование, проведенное на мышах. Исследование, проведенное под руководством ученых из Медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета, показало, что блокирование сигнального пути, называемого Notch, в стареющих стволовых клетках скелета приводит к «массивному увеличению» костной массы и восстановлению утраченной в процессе старения способности к восстановлению костей. Результаты исследования связаны с незрелыми стволовыми клетками, которые способны превращаться более чем в один тип клеток. Кость относится к тем тканям, в которых до зрелого возраста сохраняются резервы стволовых клеток, готовых превратиться в запасные клетки, поддерживающие здоровье тканей и восстанавливающие сломанные кости. По словам исследователей, скелетные стволовые и прогениторные клетки, или ССКП, в костном мозге способны превращаться либо в новые костеобразующие клетки, называемые остеобластами, либо в жирообразующие клетки, называемые адипоцитами. Предыдущие исследования показали, что по мере старения скелетных тканей такие клетки чаще становятся клетками, производящими жир, а не кость, что делает кости более уязвимыми к переломам. Однако клеточные сигналы, связанные с этим, оставались неясными до начала настоящей работы. В новой работе, опубликованной 27 сентября в журнале Bone Research (Nature), авторы, внимательно изучая гены, экспрессируемые в SSCPs мышей по мере их старения, обнаружили, что путь Notch становится аномально активным, сдвигая клетки в сторону судьбы, которая увеличивает жировую дегенерацию костного мозга. Когда авторы генетически сконструировали мышей так, что у них отсутствовал Никастрин, являющийся основной частью цепной реакции Notch-сигнализации, это вернуло стволовые клетки на путь костеобразующих клеток и увеличило образование костной ткани «даже больше, чем у молодых мышей». Сигнализация Notch, вплетенная во множество клеточных путей, не является хорошей мишенью для лекарственной терапии, однако авторы исследования выявили белок Ebf3, который переносит сигнал Notch вперед и на который могут быть направлены лекарственные препараты.
Актуальная задачаИзвестно, что старение сопровождается потерей способности стволовых клеток превращаться в костеобразующие клетки, и связанное с этим ухудшение состояния скелета является одной из наиболее распространенных причин возрастных нарушений. На сегодняшний день не существует терапевтических средств для восстановления или поддержания костеобразующей функции стареющих ССПК, отмечают авторы. По их мнению, для продления здоровой жизни крайне важно выяснить механизмы, запускающие сдвиг костно-жировой ткани в скелете. Для решения этой задачи группа исследователей использовала метод одноклеточного секвенирования РНК в костях молодых и пожилых мышей, который позволил выявить, что при старении в SSPCs повышается уровень Notch-сигнализации. Генетическая информация записана в молекулярных «буквах» цепочек ДНК, которые преобразуются в фрагменты РНК на пути к превращению в белки, составляющие сигналы и структуры клетки. Технологии секвенирования позволяют определить порядок расположения генетических букв в здоровых клетках и изменения, связанные с заболеваниями, а новые возможности позволяют изучать генетическую активность на основе профилей РНК в отдельных клетках. Это позволило исследовательской группе получить более детальное представление о клеточных различиях в SSPC по мере их старения. Сигнализация Notch важна для развития многих тканей в утробе матери, но затем подавляется, чтобы обеспечить здоровое функционирование тканей взрослого организма, добавляет Лейхт. Такие заболевания, как рак и старение, связаны с аномальной повторной активацией процессов развития, когда разрушаются генетические системы (гетерохроматин), блокирующие доступ к определенным генам. Таким образом, обнаруженная в ходе исследования аномальная регуляция генов, связанных с Notch, может раскрыть механизмы развития заболеваний, приводящих к ухудшению состояния других тканей и органов. «Как начинающего специалиста в области ортопедической хирургии меня интригует молекулярный и клеточный механизм, регулирующий судьбу стволовых клеток скелета», — говорит первый автор работы Линдси Ремарк, доктор медицины, доктор философии, аспирант лаборатории Лейхта. „Полученные нами новые знания открывают потенциальные терапевтические возможности для преодоления возрастной потери костной ткани путем манипулирования эффекторами Notch-сигнализации в этих стволовых клетках“. 27.09.2023 |
Здоровье
Nature Biomedical Engineering: Лимфоузлы станут маркерами эффективности вакцин | |
Вакцина из биоматериала стимулирует и&nbs... |
Многокомпонентная липидная эмульсия улучшает развитие мозга у недоношенных детей | |
У недоношенных детей, получавших многокомпонен... |
Biological Psychiatry: Омега-6 снижает риск развития биполярного расстройства | |
Генетическая предрасположенность к более ... |
ESCMID: Ученые разрабатывают иммунотерапию для борьбы с туберкулезом | |
Некоторые методы иммуноукрепляющей терапии уже... |
Загрязнение воздуха и депрессия связаны со смертностью от сердечных заболеваний | |
Исследование, проведенное в более чем&nbs... |
Brain Injury: После сотрясения мозга детям сложнее заводить друзей | |
Почти четверть американских детей с симпт... |
Ученые объяснили связь между депрессией и сердечно-сосудистыми заболеваниями | |
Депрессия и сердечно-сосудистые заболеван... |
eLife: Смертоносная бактерия-вампир жаждет человеческой крови | |
Одни из самых смертоносных бактерий в&nbs... |
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм | |
Расстройство аутистического спектра, или ... |
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз | |
По данным нового крупного исследования, провед... |
JAMA: Скрининг PSA незначительно влияет на смертность от рака простаты | |
Крупнейшее на сегодняшний день исследован... |
Science: Неврологи открыли компоненты нервных клеток, которые никогда не стареют | |
Некоторые молекулы РНК в нервных кле... |
STM: Иммунотерапия болезни Альцгеймера показала прогресс в исследовании на мышах | |
Болезнь Альцгеймера начинается с того, чт... |
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо | |
Используя современные методы тканевой инженери... |
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм | |
В исследовании, проведенном в Лестере и&n... |
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека | |
Чуткие носы собак способны распознать ранние п... |
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий | |
Исследователи из Университета Макмастера ... |
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых | |
Воздействие табака до рождения и нач... |
JAAD: Новый метод может помочь дифференцировать два кожных заболевания | |
Два редких кожных заболевания с похожими ... |
CM: «Все болезни от головы!»: возрастное изменение нейронов вызывает ожирение | |
Исследователи из Университета Нагоя и&nbs... |
Cancer: Риск развития рака зависит от метаболического синдрома | |
Новое исследование показывает, что люди с... |
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста | |
Мигрирующие нейроны обладают конусом роста, ко... |
Cell: Открыта новая роль нейтрофилов в борьбе с раком | |
В исследовании, опубликованном в журнале ... |
Nature Communications: Обнаружен ген, способный защитить от мышечной дистрофии | |
Определенный ген может играть ключевую ро... |
ИИ подтвердил связь между курением во время беременности и СДВГ у потомства | |
Хотя в ряде исследований курение во ... |
Frontiers in Tropical Diseases: Создана защитная краска от переносчиков инфекций | |
Малярия и другие заболевания, вызванные п... |
3D-печатная кожа заживляет раны и содержит прекурсоры волосяных фолликулов | |
Жировая ткань — это ключ к&nbs... |
Открыта молекула РНК, которая помогает предотвратить ошибки при репликации ДНК | |
Исследователи из Университета Наварры обн... |
IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни | |
Портативное роботизированное устройство, котор... |
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний | |
Новое исследование, проведенное группой ученых... |