Стволовые клетки и старение

Исследования по обнаружению генов, регулирующих стволовые клетки, обычно принимают одну из двух различных линий исследования. Прямой генетический подход начинает с измеримых фенотипических отличий к генетическому полиморфизму и, как предполагает имя, путь исследования имеет обратный порядок при использовании обратной генетики. Число вновь открываемых локусов, ответственных за специфические для стволовых клеток фенотипы и функционирование увеличивается с большой скоростью вследствие успеха обоих подходов. Эти локусы регулируют стволовые клетки внутренними (клеточно-автономными) и/или внешними механизмами и диктуют судьбу стволовых клеток В течение процесса старения стволовые клетки претерпевают как количественные, так и качественные изменения, которые, как предполагают, влияют как на скорость старения, так и на продолжительность жизни организма/19/.

На самых ранних стадиях эмбрионального развития клетки обладают способностью неограниченно делиться и затем дифференцироваться в различные типы клеток тела. Недавние исследования выявили, что большая часть замечательного регенераторного потенциала эмбриональных стволовых клеток сохраняется небольшой популяцией клеток в большинстве тканей взрослого организма. Межклеточные сигналы, которые контролируют пролиферацию, дифференцировку и выживание стволовых клеток были идентифицированы и включены в набор различных факторов роста, цитокинов и молекул клеточной адгезии. Внутриклеточные механизмы, которые определяют судьбу стволовых клеток также были выявлены и включают установленные пути вторичных мессенджеров, новые транскрипционные факторы и теломеразу. Возможность того, что уменьшение числа или пластичности популяций стволовых клеток вносит вклад в старение и связанную со старением болезнь вытекает из последних открытий. Замечательная пластичность стволовых клеток заставляет предположить, что эндогенные или трансплантированные стволовые клетки могут быть могут быть использованы в путях, которые позволят им возмещать потерю дисфункциональной клеточной популяции при болезнях от нейродегенеративных и гематопоэтических расстройств до диабета и сердечнососудистой болезни/25/.

Роль стволовых клеток в многоярусной организации структуры ткани увеличивает потенциал долгожительства в многоклеточном организме. Эта роль может быть ответственна за механизм эволюции самих стволовых клеток. Успешное развитие тканевых терапий и управление ими должно проводиться с учетом принципов работы этого механизма/27/.

Целями настоящего обзора являются, во-первых, критически рассмотреть, что известно о влиянии старения на стволовые клетки в целом и на гематопоэтические клетки в частности. Во-вторых, приведены данные в поддержку гипотезы, что старение стволовых клеток играет критическую роль в определении эффектов старения на функцию органов, и в конце концов на продолжительность жизни млекопитающих. Старение оказывает количественное и качественное влияние на стволовые клетки. В целом качественные изменения более важны, поскольку они влияют на потенциал самообновления, потенциал развития и взаимодействие с внешними сигналами, включая сигналы от стромы. Хотя гематопоэз обычно поддерживается на нормальном и поддерживающим жизнь уровнях в течение нормального старения, сниженная функция становится очевидной, когда стволовые клетки подвергаются стрессу. Существует достаточно данных об уменьшении способности к самообновлению, ограничении широты способности к развитию и уменьшении числа потомства у старых стволовых клеток, подвергшихся гематопоэтическим требованиям. Сделано предсказание, что пластичность в потенциале развития, которой обладают молодые стволовые клетки, теряется в ходе старения. Те части мира, где растут стандарты жизни, там также возрастает доля пожилых в населении. Влияние старения на многие физиологические функции не является хорошо изученным и оцененным. Общественная необходимость обеспечить улучшение качества жизни для этого растущего сегмента популяции требует большего внимания к особенностям старения в экспериментальных исследованиях. Исследование популяций стволовых клеток вероятно будут плодотворными исследованиями такого типа/34/.

Стволовые клетки определяются по их большой способности к самообновлнию, но тем не менее есть множество свидетельств снижения функционирования стволовых клеток во время старения. В то время как внутриклеточное восстановление и защитные механизмы определяют продолжительность жизни отдельных клеток, существуют аргументы, что соматические стволовые клетки определяют продолжительность жизни всей ткани, и поэтому играют ключевую роль в процессе старения организма. Недавно было показано, что потенциал развития соматических стволовых клеток может быть гораздо больше, чем считалось ранее. Хотя механизмы, регулирующие пластичность стволовых клеток далеки от ясности, стоит обсудить потенциальную значимость этих открытий для познания процесса старения/5/.

Таким образом, в течение процесса старения стволовые клетки претерпевают как количественные, так и качественные изменения, которые, как предполагают, влияют как на скорость старения, так и на продолжительность жизни организма.. В целом качественные изменения более важны, поскольку они влияют на потенциал самообновления, потенциал развития и взаимодействие с внешними сигналами. Большая часть замечательного регенераторного потенциала эмбриональных стволовых клеток сохраняется небольшой популяцией клеток в большинстве тканей взрослого организма. Межклеточные сигналы, которые контролируют пролиферацию, дифференцировку и выживание стволовых клеток были идентифицированы (факторов роста, цитокинов и молекул клеточной адгезии). Внутриклеточные механизмы, которые определяют судьбу стволовых клеток также были выявлены и включают установленные пути вторичных мессенджеров, новые транскрипционные факторы и теломеразу. Старение стволовых клеток играет критическую роль в определении эффектов старения на функцию органов, и в конце концов на продолжительность жизни млекопитающих. В целом качественные изменения более важны, поскольку они влияют на потенциал самообновления, потенциал развития и взаимодействие с внешними сигналами.