U stalnoj potrazi čovečanstva za eliksirom života, nauka neprestano ukazuje na matične ćelije. Istraživanja sve više pokazuju da održavanje kondicije matičnih ćelija promoviše dug zdravstveni vek, a nova otkrića pokazuju da je održavanje čistoće i urednosti matičnih ćelija sastavni korak.
U studiji objavljenoj 21. marta 2023. u Cell Stem Cell, istraživači sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Kalifornije u San Dijegu otkrili su da krvne matične ćelije koriste neočekivani metod da se otarase svojih pogrešno savijenih proteina i da aktivnost ovog puta opada sa godinama. Autori kažu da bi jačanje ovog specijalizovanog sistema za odlaganje smeća moglo pomoći u zaštiti od bolesti povezanih sa starenjem.
Studija se fokusirala na hematopoetske matične ćelije (HSC), ćelije u našoj koštanoj srži koje proizvode novu krv i imune ćelije tokom našeg života. Kada je njihova funkcija oslabljena ili izgubljena, to može dovesti do poremećaja krvi i imuniteta, kao što su anemija, zgrušavanje krvi i rak.
„Matične ćelije su u tome na duge staze“, rekao je stariji autor studije Robert Signer, doktor nauka, vanredni profesor na UC San Diego School of Medicine. „Njihova potreba za dugovečnosti zahteva da budu drugačije ožičeni od svih kratkotrajnih ćelija u telu.“
Ključ za očuvanje sreće matičnih ćelija je održavanje proteinske homeostaze. Prethodni rad je pokazao da matične ćelije, uključujući HSC, sintetišu proteine mnogo sporije od drugih tipova ćelija, dajući prednost kvalitetu nad kvantitetom. Ovo im pomaže da naprave manje grešaka u procesu, jer pogrešno savijeni proteini mogu postati toksični za ćelije ako im se dozvoli da se nagomilaju.
Ipak, neke greške ili oštećenja proteina su neizbežni, pa su istraživači krenuli da shvate kako matične ćelije obezbeđuju da se ovi proteini pravilno odbace. Robert Signer, istraživač sa UC San Diego, opisuje kako matične ćelije doprinose starenju i bolestima povezanim sa starenjem. Kredit: UC San Diego Health Sciences
U većini ćelija, oštećeni ili pogrešno savijeni proteini se pojedinačno označavaju za odlaganje. Mobilni razarač proteina koji se zove proteasom zatim pronalazi obeležene proteine i razlaže ih na njihove originalne komponente aminokiselina. Ali u novoj studiji, istraživači su otkrili da je aktivnost proteazoma posebno niska u HSC. Ovo je ostavilo tim zbunjenim: ako je uklanjanje oštećenih proteina toliko važno za matične ćelije, zašto je proteasom manje aktivan?
Kroz niz naknadnih eksperimenata, tim je otkrio da HSC koriste potpuno drugačiji sistem. Ovde se sakupljaju oštećeni i pogrešno savijeni proteini i razmenjuju u klastere koji se nazivaju agrezomi. Jednom kada se saberu na jednu lokaciju, lizozom (ćelijska organela koja sadrži digestivne enzime) može ih kolektivno uništiti u procesu koji se zove agrefagija.
„Ono što je veoma neobično ovde je to što se smatralo da se ovaj put pokreće samo kao odgovor na ekstremni stres, ali to je zapravo normalan fiziološki put koji koriste matične ćelije“, rekao je Signer. „Ovo naglašava koliko je kritično da matične ćelije spreče stres kako bi sačuvale svoje zdravlje i dugovečnost.“
Zašto onda ovaj drugačiji sistem? Glavna prednost proteazomske metode je da odmah razgrađuje proteine, proizvodeći aminokiseline koje ćelija može ponovo koristiti za izgradnju novih proteina. Ali matične ćelije su manje zainteresovane za izgradnju novih proteina. Stoga autori sugerišu da skladištenjem kolekcije oštećenih proteina na jednom mestu, matične ćelije mogu da kreiraju sopstveni keš resursa koji se mogu koristiti kasnije kada su zaista potrebni, na primer nakon povrede ili kada dođe vreme. da se regeneriše.
„Telo zaista ne može da rizikuje da izgubi svoje matične ćelije, tako da ih ova zaliha sirovina čini zaštićenijim od kišnih dana“, rekao je Signer. „Matične ćelije su maratonci, ali takođe moraju da budu sprinteri svetske klase kada to okolnosti zahtevaju.“
Kada su istraživači genetski onemogućili put agrefagije, matične ćelije su počele da akumuliraju agregirani protein, što je narušilo njihovu kondiciju, dugovečnost i regenerativnu aktivnost.
Tim je tada otkrio da iako su skoro sve mlade matične ćelije imale agresome, u određenom trenutku starenja, oni su skoro potpuno nestali. Autori sugerišu da je nesposobnost matičnih ćelija da efikasno unište pogrešno savijene proteine tokom starenja verovatno ključni faktor koji doprinosi njihovoj opadanju funkcije i rezultirajućim poremećajima povezanim sa starenjem.
„Nadamo se da ćemo, ako možemo da poboljšamo sposobnost matičnih ćelija da održe put agrefagije, sačuvati bolju sposobnost matičnih ćelija tokom starenja i ublažiti poremećaje krvi i imuniteta“, rekao je Signer.
Autori sumnjaju da drugi tipovi matičnih ćelija i dugovečnih ćelija poput neurona imaju sličan zahtev za striktnu regulaciju homeostaze proteina, što sugeriše da terapeutici za jačanje ovog puta mogu biti korisni za više organa i patologija.
