Старение не является линейным: клетки проходят через согласованные этапы ухудшения

Анализ более 20 миллионов клеток мышей предполагает, что старение происходит поэтапно и неравномерно влияет на каждую клеточную популяцию.

• Исследование выявило 536 основных типов клеток и 1828 подтипов, но только около четверти из них значительно изменились с возрастом.
• В возрасте от 3 до 12 месяцев у мышей наблюдалось истощение популяций, связанных с жиром, мышцами, мозгом, сухожилиями, почками и иммунитетом.
• После 12 месяцев началось клеточное расширение, в первую очередь доминируемое иммунными клетками, а затем популяциями, связанными со старением и воспалением.

Карта миллионов клеток предлагает новое представление о том, как происходит старение. Вместо того чтобы описывать его исключительно как постепенное накопление повреждений в белках и ДНК, исследование, проанализированное Fight Aging!, предполагает, что организм проходит через временные окна с согласованными изменениями в специфических клеточных популяциях.

Работа отслеживала эволюцию нескольких тысяч клеточных популяций в различных органах мышей в возрасте 3, 6, 12, 16 и 23 месяцев. Эти этапы примерно соответствуют 20, 30, 50, 60 и 75 годам человека, хотя соответствие между двумя видами служит лишь приблизительной справкой, а не точным преобразованием возраста.

Подробная карта клеточного общества

Исследователи извлекли более 20 миллионов клеток из различных органов и проанализировали экспрессию 20 000 генов в каждой клетке. Эта информация позволила определить клеточные типы и, впоследствии, отслеживать, как менялся размер и поведение их популяций на протяжении жизни животных.

Инвентаризация различила 536 основных типов клеток и 1828 подтипов, что позволяет наблюдать различия, которые остались бы скрытыми при общем измерении целого органа. Центральный результат заключался в том, что старение не влияет на все клетки одинаково: только около четверти подтипов показали выраженные изменения, в то время как другие остались относительно стабильными.

Неравенство между популяциями предполагает, что некоторые клетки особенно уязвимы к изменениям, связанным с возрастом. Это наблюдение также изменяет представление о равномерном ухудшении, поскольку один и тот же орган может сохранять стабильные клеточные группы, в то время как теряет или расширяет другие с очень конкретными функциями.

Анализ описывает этот процесс как перестройку клеточного общества, метафору, которая резюмирует замену, исчезновение и расширение групп внутри тканей. Эта идея сама по себе не доказывает, что старение следует биологической программе, но предполагает, что его сигналы появляются как организованные динамики, а не только как случайно накопленные независимые повреждения.

Первые потери появляются до наступления старости

Первое окно, идентифицированное в исследовании, охватывает период с 3 до 6 месяцев у мышей, который примерно соответствует 20-30 годам у людей. В этот период быстро исчезают определенные жировые и мышечные клетки, а также две незрелые клеточные популяции мозга, способные регенерировать различные типы мозговой ткани.

Это открытие имеет значение, поскольку оно помещает некоторые клеточные изменения намного раньше возрастов, которые обычно считаются пожилыми. Однако информация не указывает на то, что потеря этих клеток сама по себе приводит к конкретному заболеванию, а показывает раннюю модификацию в рамках общего набора трансформаций, сопровождающих старение.

В возрасте от 6 до 12 месяцев у мышей, что примерно соответствует 30-40 годам у людей, наблюдается более драматичное истощение клеток, необходимых для поддержания тканей. В этот список входят теноциты, которые составляют основной компонент сухожилий, а также клетки, окружающие кровеносные сосуды и помогающие стабилизировать кровеносную систему.

Также уменьшается количество гладкомышечных клеток в толстой кишке и эпителиальных клеток почек, отвечающих за фильтрацию токсинов из крови. Некоторые иммунные клетки, защищающие специфические ткани, включая кишечник, продолжают снижаться, что показывает, что потеря не ограничивается поддерживающими структурами и может затрагивать функции защиты.

От нехватки клеток к иммунной экспансии

Приблизительно в 12 месяцев у мышей, что соответствует 40-50 годам у людей, исследование выявляет изменение тенденции. Истощение популяций уступает место фазе клеточной экспансии, возглавляемой изначально иммунными клетками и сопровождаемой группами из легких, почек и других органов.

Согласно описанию исследования, некоторые из этих клеток изменяют свои свойства в результате стресса или воспаления. Таким образом, экспансия не обязательно равнозначна здоровому восстановлению: популяция может увеличиваться, в то время как ее функциональное поведение меняется и нарушает баланс ткани, в которой она находится.

Приблизительно в 16 месяцев, что соответствует концу 50 лет у людей и старше, расширяются специализированные иммунные клетки, связанные со старением. Исследование представляет их как популяции, которые могут стать неконтролируемыми и со временем способствовать дезорганизации клеточной системы.

Экспансия этих клеток связана с воспалительной средой, которая может повысить риск сердечно-сосудистых заболеваний, артрита, рака и хронических респираторных заболеваний. Эта связь должна пониматься как интерпретация наблюдаемых паттернов, а не как доказательство того, что каждая расширенная популяция индивидуально вызывает эти заболевания.

Две теории для интерпретации одного и того же паттерна

Главный ученый, упомянутый в материале, отдает предпочтение перспективе программированного старения, согласно которой определенные изменения могут следовать логике, аналогичной другим этапам развития. С этой точки зрения, координированные переходы между клеточными популяциями будут сигналами организованного биологического процесса под действием эволюционного отбора.

Это объяснение конкурирует с теорией накопления повреждений, которая утверждает, что ухудшение возникает из-за того, что молекулы и клеточные структуры претерпевают изменения с течением времени. Эта вторая перспектива также может учитывать результаты, поскольку стресс, воспаление и потеря способности к поддержанию могут оказывать более сильное влияние на определенные группы.

Сам анализ предупреждает, что реальные наблюдения могут вписываться в любую из двух общих теорий старения. Идентификация этапов и уязвимых популяций описывает, как меняется организм, но еще не решает, являются ли эти трансформации частью эволюционной программы или представляют собой накопленный результат повреждений и более слабого эволюционного давления на поздних этапах жизни.

Основное практическое значение этой карты заключается в том, что будущие вмешательства могут потребовать специфических клеточных целей и временных окон. Если только небольшая доля подтипов изменяется заметно, универсальная стратегия для всего организма может оказаться менее точной, чем лечение, направленное на популяции, которые истощаются или расширяются на каждом этапе.

Что исследование приносит в изучение старения

Подход к генетической экспрессии на уровне клеток позволяет различать популяции, выполняющие разные функции, хотя и принадлежат к одному и тому же органу. Эта разрешающая способность помогает объяснить, почему две ткани с похожим возрастом могут демонстрировать очень разные реакции и почему некоторые процессы поддержания функционирования выходят из строя раньше других.

Наблюдаемая последовательность также вводит временное измерение в исследование. Сначала наблюдаются потери незрелых жировых, мышечных и мозговых клеток; затем усиливается истощение поддерживающих клеток, фильтрации и защиты; наконец, пространство занимают иммунные и клеточные популяции, связанные со стрессом и воспалением.

Тем не менее, данные получены от мышей, и эквиваленты с человеческим возрастом являются приблизительными. Карта предлагает гипотезу организации старения и руководство для изучения конкретных механизмов, но не позволяет утверждать, что все люди проходят точно такие же переходы и в одно и то же время.

Исследование смещает дебаты с вопроса о том, сколько повреждений накапливает клетка, к более широкому: какие популяции исчезают, какие занимают их место и как координируются эти движения между органами. Понимание этой перестройки может быть столь же важным для биогеронтологии, как и измерение молекулярного ухудшения, которое на протяжении десятилетий доминировало в объяснении старения.

Этот контент предоставляется исключительно в общих информационных целях и не является финансовым, инвестиционным, юридическим или налоговым советом. Любые мероприятия, вознаграждения, онлайн-акции или связанная с ними информация, упомянутые в настоящем документе, не должны рассматриваться как рекомендация, приглашение к покупке, продаже, торговле или иной сделке с какими-либо криптоактивами. Криптоактивы очень волатильны и могут привести к убыткам. Доступность услуг, продуктов WEEX и связанных с ними событий может варьироваться в зависимости от региона. Вы несете ответственность за обеспечение того, чтобы ваше участие соответствовало применимым местным законам и нормативным актам.