Ученые из института медицинских исследований Sanford Burnham Prebys (SBP) идентифицировали ранее непризнанный шаг в опосредованной стволовыми клетками регенерации мышц. Исследование дает новые представления о молекулярных механизмах, которые ослабляют мышечные стволовые клетки (МСтК) во время связанного с возрастом снижения мышечной функции, которое обычно встречается у лиц пожилого возраста. Оно также обеспечивает более глубокое понимание связи между ускоренным старением МСтК и мышечными дистрофиями.

«У взрослых скелетных мышц процесс образования мышечного миогенеза зависит от активации МСтК, находящихся в состоянии покоя. С возрастом наши МСтК переходят в постоянно неактивное состояние, называемое старением, из которого они не могут «проснуться», чтобы сформировать новые мышечные волокна», — говорит Лоренцо Пури (Lorenzo Puri), доктор медицинских наук, профессор программы развития, старения и регенерации SBP. — «Если бы мы могли побудить стареющие МСтК начать реплицироваться и продвигаться через миогенез — возможно, с помощью фармакологических вмешательств — у нас бы мог появиться способ наращивания мышц у пациентов, которые в этом нуждаются».

Целью исследования было определить молекулярные детерминанты, которые приводят к необратимому старению МСтК. Используя комбинацию мышиной модели и человеческих фибробластов, команда обнаружила, что причина, по которой старые МСтК не могут быть активированы для выработки мышечных клеток, заключается в том, что они спонтанно активируют повреждения ДНК даже в отсутствие воздействия экзогенных генотоксичных агентов. Эта связанная с старением ДНК нуждается в оборудовании для восстановления разрывов и ошибок в ДНК, и активирует так называемые «контрольные точки клеточного цикла», которые препятствуют делению клеток.

«В нашем исследовании мы обнаружили, что связанная со старением ДНК не позволяет дифференцировать МСтК, отключив активацию программы мышечного гена», — объясняет Пури.

«Мы также узнали, что предпосылкой для активации программы мышечных генов является прогрессирование в клеточный цикл, процесс, который необратимо ингибируется в стареющих клетках».

«Мы идентифицировали экспериментальные стратегии, чтобы заставить стареющие клетки продвигаться через клеточный цикл и активизировать миогенез, что является многообещающим результатом. Однако мы также обнаружили, что введение старых МСтК для образования новых мышц могло бы привести к образованию миофибрилл с ядерными аномалиями, вызванными старением».

«Учитывая огромное влияние сокращения мышечной функции на старение и продолжительность жизни, исследования, которые выявляют пути и сети, способствующие прогрессирующему повреждению МСтК, — например, описанное здесь, — могут привести к целенаправленным фармакологическим вмешательствам, улучшающим здоровье человека», — заметил Пури. — «Тем не менее, результаты этого исследования должны предостерегать от чрезмерного использования стратегий, направленных на омоложение мышц пожилых людей для обеспечения процесса регенерации, поскольку они могут пойти на своего рода компромисс за счет геномной и, возможно, функциональной целостности вновь сформированных мышц».