Как в организме накапливаются «зомби-клетки» и почему они вызывают старение
Зомби-клетки и сами не делятся, и другим клеткам здорово отравляют жизнь
Зомби-клетки — это клетки организма, которые потеряли способность делиться. С возрастом они накапливаются в организме и являются причиной возрастных заболеваний, таких как рак, деменция и сердечно-сосудистые заболевания.
В новом исследовании ученые из Университета Питтсбурга раскрыли механизм развития таких зомби-клеток.
На концах хромосом находятся особые нуклеотидные наборы — теломеры. Они играют роль защитных кончиков хромосом, своего рода пластиковых колпачков на конце шнурка.
Патрисия Опреско, профессор гигиены окружающей среды и гигиены труда говорит: «Хотя зомби-клетки не функционируют должным образом, они активно выделяют химические вещества, которые способствуют воспалению и повреждают соседние клетки. Наше исследование помогает ответить на два важных вопроса: как стареющие клетки накапливаются с возрастом и какой вклад в это вносят теломеры?»
Когда здоровая человеческая клетка делится, образуя две идентичные клетки, небольшой фрагмент ДНК «состригается» с кончика каждой хромосомы, так что теломеры становятся короче с каждым делением. Однако остается неясным, может ли клетка в течение жизни человека делиться так часто, что ее теломеры полностью разрушаются, вызывая переход в зомбиподобное состояние.
«Стрельба» по теломерам
Исследователи много лет знают, что укорачивание теломер вызывает старение выращенных в лаборатории клеток, но они могли только предполагать, что повреждение ДНК на теломерах может превратить клетки в зомби.
До сих пор проверить эту гипотезу было невозможно, потому что инструменты, используемые для повреждения ДНК, были недостаточно точными — они повреждали всю хромосому, а не только теломеры.
«Наш новый инструмент подобен молекулярному снайперу», — объяснил первый автор Райан Барнс, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Опреско. «Он создает окислительное повреждение исключительно на теломерах».
Используя человеческие клетки, выращенные в чашке Петри, исследователи обнаружили, что повреждение теломер переводит клетки в состояние зомби уже через четыре дня — намного быстрее, чем недели или месяцы повторяющихся клеточных делений, которые требуются, чтобы вызвать старение путем укорочения теломер в лаборатории.
Что приводит к образованию зомби-клеток и как это предотвратить
Солнечный свет, алкоголь, курение, неправильное питание и другие факторы генерируют реактивные молекулы кислорода, которые повреждают ДНК. У ДНК есть пути устранения повреждений, но именно теломеры чрезвычайно чувствительны к окислительным повреждениям и плохо восстанавливаются.
Теперь, когда ученые понимают механизм повреждения теломер кислородом, они начали тестировать методы по предотвращению образования зомби-клеток и старения. Первое предположение: нацелить антиоксиданты на теломеры, чтобы защитить их от окислительного повреждения.
Кроме того, полученные результаты могут помочь в разработке новых препаратов-сенолитиков, которые воздействуют на клетки-зомби и убивают их. Уменьшая накопление клеток-зомби, которые способствуют дегенеративным заболеваниям, можно увеличить продолжительность нормальной жизни, когда человек здоров.