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《自然》新发现衰老细胞终生损害身体

 干细胞与外泌体 2022-12-26 发布于广东

处于生长停滞状态(称为衰老)的细胞已在小鼠骨骼肌中得到表征。衰老细胞会促进炎症并阻碍再生,因此可能会导致老化肌肉发生有害变化。

长期以来,人们一直认为衰老是不可避免的,但越来越多的人认为通过治疗来预防衰老是可行的。对此类治疗特别感兴趣的是随着年龄增长而积累的“衰老”细胞,这些细胞已经停止分裂,而是变得看似休眠,处于生长停滞的状态。但事实证明,分离衰老细胞具有挑战性,阻碍了研究人员充分了解它们一生的行为。

12月21日Moiseeva等人在《自然》杂志上发表了题为Senescence atlas reveals an aged-like inflamed niche that blunts muscle regeneration的研究成果,提出了一种从小鼠中分离衰老细胞的方法。

他们随后的分析表明,这些细胞会引起炎症,甚至在年幼的动物中也会阻止骨骼肌再生(以前认为细胞是有益的)。这项工作进一步证实了去除衰老细胞有助于抗衰老的观点。

该研究指出,组织再生是生命所必需的。它的成功需要常驻干细胞与周围生态位细胞之间的协调沟通。在骨骼肌干细胞(称为卫星细胞 ,SCs)和巨噬细胞或纤维脂肪生成祖细胞(FAPs;也称为间充质干细胞)之间的串扰中可以找到示例。

然而,调节组织再生的生态位细胞成分和分泌因子的特性尚未得到充分表征。在衰老过程中,组织再生功能下降,部分原因是干细胞固有的损伤累积(例如,DNA 损伤、蛋白质稳态丧失和氧化损伤)、小生境细胞的功能衰退和炎症增加(炎症)通过未表征的机制。

细胞衰老是功能失调细胞的持久细胞周期停滞状态,其获得生物活性衰老相关分泌表型 (SASP) 。衰老细胞随着衰老和与年龄相关的疾病而积累,限制了小鼠的寿命和健康寿命。

图 | 衰老细胞通过促炎和促纤维化因子分泌,在年轻的再生生态位中创造出类似衰老的微环境。

这些细胞在照射后也会积聚并损害肌肉功能。相比之下,衰老细胞在胚胎发育过程中以及肝脏和皮肤修复或重新编程中显示出作为肿瘤抑制因子的有益作用。 

然而,由于它们的稀缺性和假定的异质性,以及缺乏通用的衰老标记和分离方法,人们对体内衰老细胞的身份或它们对组织再生的贡献知之甚少。

在这里,研究人员在分子和功能水平上分离和定义了体内衰老细胞。证明衰老细胞是不可或缺的再生生态位成分,可抑制生命各个阶段的再生。

使用单细胞转录组学,一种将各种生态位细胞类型的衰老亚群与非衰老亚群分离的方法,以及深度转录组学和染色质分析,我们制作了骨骼肌再生中体内衰老细胞的终生图谱。

在这里,研究发现衰老细胞在未受干扰的肌肉组织中几乎不存在(或数量非常少),即使在老年时也是如此,但在受伤后出现。

在受伤的肌肉中,衰老细胞通过创造一种类似衰老的发炎微环境来改变它们正常的生态位对应物,这种微环境劫持了它们的增殖程序并阻碍了再生。

减少衰老细胞(并因此减少它们的炎症分泌物)的数量可以恢复干细胞增殖并增强肌肉再生。因此,有效的组织再生不仅涉及建设性的细胞串扰,还涉及意想不到的抑制性相互作用。

一个重要的问题是组织损伤后衰老细胞是如何产生的。研究提供的证据表明,在受伤后,一部分小生境细胞会积累超过阈值的 ROS 和 DNA 损伤,从而导致衰老和再生失败。

因此,受损组织中增殖的细胞会主动抑制它们的衰老程序,从而保持细胞的完整性和适应性。这在年老时尤为重要,因为持久的细胞会在一生中积累损伤(包括端粒损伤),因此为衰老做好了准备。

此外,岁时功能减弱的免疫系统不会清除衰老细胞,这可能是它们在受损的衰老肌肉中持续存在的原因;这加剧了组织再生障碍。

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说明:本文案例均摘录于文献或媒体,仅用于科普干细胞相关知识,不作为医疗建议

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