Российские ученые впервые установили, что количество стволовых клеток в почках снижается с возрастом. При этом стареющие стволовые клетки постепенно теряют способность к делению, а также устойчивость к повреждающим факторам. Это может приводить к тому, что ухудшается работа почек и повышается риск развития хронических болезней у пожилых людей. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Срезы почек трансгенных мышей, где стволовые клетки флуоресцируют зеленым светом за счет экспрессии зеленого флуоресцентного белка. Источник: Егор Плотников
В организме взрослого человека около ста триллионов клеток, что в пятьсот раз больше, чем звезд в нашей галактике. Клеточный состав непрерывно меняется: на смену старым, плохо функционирующим клеткам приходят новые. При этом в таких органах, как сердце, кишечник, и в мышцах количество клеток поддерживается на относительно постоянном уровне. За это отвечают популяции резидентных, то есть расположенных в самом органе стволовых клеток, сохраняющих способность к делению. Так, каждая из них делится на две — одна «идет по стопам» материнской и поддерживает пул стволовых клеток, а другая дифференцируется в зрелые клетки, формирующие ткани и органы.
Ученые из Института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва), факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ (Москва) и Национального медицинского исследовательского центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени В.И. Кулакова (Москва) установили, что число почечных стволовых клеток снижается с возрастом. Популяция этих клеток отличается от других клеток в почках наличием белка-маркера — нестина. Авторы использовали трансгенных мышей, в клетках которых нестин синтезируется одновременно с зеленой флуоресцентной меткой, и с ее помощью проследили, сколько резидентных стволовых клеток имели мыши разного возраста — двадцать один день и один год. Результаты гистологического анализа показали, что в препаратах ткани почки старых животных было почти в пять раз меньше клеток с нестином и светящейся меткой, чем в препаратах тканей молодых.
Используя клетки из канальцев почек мышей, исследователи также показали, что скорость их деления в культуре уменьшается при старении. Небольшое количество молодых клеток формирует равномерный слой на дне культурального флакона на третий день, тогда как старые в том же количестве — только на пятый.
Кроме того, оказалось, что культуры клеток из почек старых животных, по сравнению с молодыми, теряют устойчивость к повреждающим факторам. При недостатке кислорода и глюкозы гибель клеток происходила в обеих возрастных группах, но выжившие молодые быстрее восстанавливались после стресса. Под воздействием противоопухолевого препарата цисплатина, негативно влияющего и на здоровые ткани, в культуре старых клеток синтезировались активные формы кислорода, тогда как в культуре молодых клеток этого не происходило. Кроме того, в процессе старения нарушалось функционирование митохондрий, что может влиять на выработку ими энергии.
«В ходе исследования мы первыми в мире показали, что с возрастом резко снижается количество резидентных стволовых клеток в почках. Это уменьшает устойчивость почечной ткани к повреждающим факторам и повышает риск развития заболеваний, а также замедляет восстановление почек при выздоровлении», — рассказывает студентка факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ Марина Буян.
«Мы планируем разработать соединения, улучшающие восстановление почечной ткани. Исследование таких препаратов будет большим шагом в терапии болезней почек, а также способов поддержания нормальной работы этих органов у пожилых людей», — говорит кандидат биологических наук Надежда Андрианова, научный сотрудник Института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда
