Исследование выявило связь между «зомби-клетками» и воспалением
Ученые установили ранее неизвестную связь между митохондриями, клеточным обменом веществ и хроническим воспалением, которое возникает с возрастом. В ходе экспериментов на мышах исследователи продемонстрировали, что вмешательство в один из ключевых процессов способствовало снижению воспаления и улучшению показателей здорового старения. В материале «Известий» рассматривается, как «зомби»-клетки поддерживают воспалительные процессы и возможно ли на них воздействовать. Об этом пишет Известия.
С возрастом в организме накапливаются клетки, которые способны поддерживать воспаление гораздо дольше, чем это необходимо. Эти клетки называются сенесцентными. Они прекращают делиться, но продолжают оставаться активными и расходовать энергию.
Исследователи выяснили, что митохондрии сенесцентных клеток функционируют иначе, чем митохондрии здоровых клеток. Питер Адамс, профессор и директор программы по геномным исследованиям рака и эпигенетике Института медицинских исследований им. Сэнфорда Бернхэма Пребиса, отметил, что стареющие клетки не являются полностью инертными и продолжают выделять воспалительные молекулы.
Когда сенесцентные клетки активируют свою воспалительную программу, возникает секреторный фенотип, связанный со старением (SASP), который ассоциируется с хроническим воспалением и различными заболеваниями, часто встречающимися у пожилых людей.
Исследовательская группа под руководством профессора физиологии в Клинике Майо Джоау Пассуша изучила молекулярные процессы, заставляющие сенесцентные клетки поддерживать SASP. Результаты были опубликованы в журнале Science Daily.
Оказалось, что происходит взаимодействие как минимум двух биологических путей, связанных с митохондриями. Один из них изменяет способ хранения ДНК, способствуя развитию областей, связанных с SASP, а другой усиливает экспрессию генов, находящихся в открытом доступе.
Одним из выявленных механизмов стало увеличение производства митохондриями ацетил-КоА — важной молекулы, участвующей в обмене веществ, которая взаимодействует с гистонами, белками, вокруг которых упакована ДНК. Ацетил-КоА может ослаблять упаковку ДНК, делая отдельные участки генома более доступными для клеточных механизмов, включая гены, участвующие в воспалительной реакции SASP. Однако одного повышения уровня ацетил-КоА оказалось недостаточно для объяснения постоянного выделения воспалительных молекул сенесцентными клетками.
Ученые также обнаружили второй механизм: поврежденные митохондрии могут пропускать свою ДНК и РНК в те части клетки, где этих молекул не должно быть. Иммунная система воспринимает этот генетический материал как сигнал опасности, что запускает воспалительную реакцию. Эти иммунные сигналы активируют транскрипционные факторы, которые помогают включать определенные гены, в том числе гены SASP.
Таким образом, исследователи выявили взаимодействие двух независимых процессов: один связан с метаболизмом и делает воспалительные гены доступными, а другой обеспечивает иммунный сигнал для их активации.
Питер Адамс отметил, что понимание пересечения этих двух путей может открыть возможности для вмешательства в их сотрудничество в продвижении SASP.
Исследователи полагают, что выявленная связь между метаболизмом митохондрий и активностью генов воспаления может помочь лучше понять механизмы хронического воспаления при старении. Важную роль играют два сигнала: один делает участки ДНК, связанные с воспалением, более доступными, а другой активирует их.
Несмотря на присутствие иммунной сигнализации от поврежденных митохондрий, нарушение метаболического сигнала сделало гены SASP менее доступными и принесло функциональные преимущества. Ученые считают, что полученные результаты открывают возможность воздействия не только на воспалительные процессы, но и на метаболические сигналы, регулирующие доступ клеток к определенным участкам ДНК.
Кроме того, это исследование подчеркивает, что воздействие на метаболические сигналы, влияющие на доступность ДНК, может стать новым подходом к смягчению возрастного воспаления и функционального снижения. Таким образом, работа позволяет по-новому взглянуть на роль сенесцентных клеток в возрастных изменениях организма.
