UniversitatPompeuFabra(UPF)、ICREA、CIBERNED、CNIC和AltosLabs的研究人员,以及其他国家和国际合作者,已经描述了损伤后不可避免地出现的受损细胞(衰老细胞)如何对组织再生产生负面影响,以及这种机制如何运作在年老时积极,但令人惊讶的是在年轻时也如此。这种负面作用可以通过遗传和药理学来克服,从而恢复干细胞的再生功能。

表征阻断邻近健康细胞功能的稀有受损细胞

组织再生取决于干细胞群及其邻近细胞,这一过程的功效会随着衰老而下降。这种下降的原因在很大程度上仍然未知。

PuraMuñoz-Canoves博士,巴塞罗那UPF、马德里CNIC和CIBERNED医学与生命科学系(MELIS)的ICREA教授,现在在AltosLabsSanDiego科学研究所,以及EusebioPerdiguero博士(也是来自MELIS,现在在Altos实验室),在小鼠实验中发现,衰老细胞是肌肉组织再生生态位的新调节成分,它会在生命的各个阶段阻碍肌肉再生。

细胞衰老是一种不可逆的细胞周期停滞状态,通常出现在组织损伤后和与年龄相关的疾病中。细胞不会死亡,而是保持休眠状态。与细胞凋亡(一种程序性细胞死亡的形式)一起,衰老是人体用来控制肿瘤所显示的不需要的增殖的机制之一。因此,对这些细胞的研究具有重要的生物医学意义。此外,衰老细胞会影响组织修复过程,并且在胚胎发育以及肝脏和皮肤修复或重编程过程中已经记录了作为肿瘤抑制因子的有益作用。

尽管有这些原因,很少有研究试图在体内描述和表征它们。这在很大程度上归因于这些细胞的稀有性和稀缺性,即使在老化的组织中也是如此。

在今天发表在《自然》杂志上的一项研究中,研究小组生成了第一个不同年龄小鼠受损骨骼肌衰老细胞的转录组学图谱(转录组学是指与RNA相关的所有事物或转录最初在细胞核内编码的信息的结构).研究人员发现,衰老细胞广泛存在异质性,但它们显示出共同特征,包括促炎和促纤维化(促进纤维结缔组织过多)因子的分泌。这种分泌反过来会影响附近的干细胞并阻碍其再生能力,从而损害肌肉再生。因此,看起来曾经是一个很好的保护工具现在变成了一个坏工具。

结果表明,减少衰老细胞的负荷(通过诱导这些细胞死亡的基因或药物治疗)可以改善衰老肌肉的再生,出乎意料的是,还可以促进年轻肌肉的再生。年轻组织的这些好处是由于减少了干细胞附近环境的炎症,从而促进了干细胞的功能。

PuraMuñoz-Canoves说:“这与衰老细胞,即使在年轻组织中,也会产生一种过度发炎的微环境,反映与衰老相关的炎症(炎症)的观点是一致的。”因此,即使在年轻小鼠中,衰老细胞也会引起干细胞生态位的预期老化;因此,减少衰老负担,减轻干细胞生态位的炎症并改善肌肉修复。

“除了靶向衰老细胞的生物医学益处外,肌肉衰老细胞图谱提供的新分子信息可能会被转移到理解其他组织中衰老的功能,这些组织的衰老细胞要么根本没有被分析,要么缺乏足够的衰老细胞数量,”EusebioPerdiguero博士说。

来自许多小组的越来越多的工作表明,衰老细胞的影响是多种多样的(有益的或有害的),并且取决于组织环境和类型、损伤的持续时间、衰老细胞的持续程度以及机体的年龄。因此,“衰老细胞的作用应该在正常、衰老和疾病状态的不同背景下进行研究,”Muñoz-Canoves博士指出。在这方面,她补充说:“总而言之,本文中显示的信息将有助于提高我们对衰老细胞的了解,并在再生医学和衰老的背景下寻找针对它们的新疗法。”

这项科学研究还涉及九州大学(日本福冈)、AltosLabs圣地亚哥研究所(美国圣地亚哥)、东京大学(日本东京)、广州生物医学与健康研究所、中国科学院(中国广州)、CICbioGUNE(西班牙德里奥)、生物医学研究所(巴塞罗那IRB)、卢森堡系统生物医学中心(LCSB)、卢森堡大学(卢森堡)。该研究的部分资金来自欧洲研究委员会(ERC)、西班牙科学与创新部、LaCaixa基金会、AFM、MDA、MWRF和DPP-Spain。