Внеклеточные везикулы могут помочь обратить вспять эффекты старения мышщ
С возрастом мышцы постепенно становятся меньше, слабее и хуже восстанавливаются после травм. В новом исследовании, проведенном UPMC и университетом Питтсбурга, ученые выявили важный медиатор молодости в мышцах мышей — открытие, которое может способствовать развитию терапии регенерации мышц для пожилых людей.
Исследование демонстрирует, что циркулирующие пузырьки, называемые внеклеточными везикулами, или EV, доставляют генетические инструкции для белка долголетия, известного как Klotho, мышечным клеткам. Потеря мышечной функции и нарушение восстановления мышц у старых мышей могут быть вызваны старыми EV, которые несут меньше копий этих инструкций, чем у молодых животных.
Полученные данные являются важным шагом в понимании того, почему способность мышц к регенерации с возрастом снижается.
«Мы очень рады этому исследованию по нескольким причинам», — сказала старший автор работы Фабрисия Амброзио, директор по реабилитации UPMC International и доцент кафедры физической медицины и реабилитации в Pitt. «С одной стороны, это помогает нам понять основную биологию того, как работает регенерация мышц и как она перестает работать с возрастом. Затем, применив эту информацию к следующему шагу, мы можем подумать об использовании внеклеточных везикул в качестве терапевтического средства для противодействия этим возрастным дефектам».
Новое исследование основано на десятилетиях работ, показывающих, что, когда старым мышам дают кровь от молодых мышей, многие клетки и ткани восстанавливают свои юношеские черты. Но до сих пор было неясно, какие компоненты молодой крови обладают этим омолаживающим действием.
«Мы задавались вопросом, могут ли внеклеточные везикулы способствовать регенерации мышц, потому что эти курьеры перемещаются между клетками через кровь и другие жидкости организма», — говорит Фабрисия Амброзио. «Как сообщение в бутылке, EV доставляют информацию в клетки-мишени».
Ученые собрали сыворотку, часть крови, которая остается после удаления клеток крови и факторов свертывания, у молодых мышей и вводили ее старым мышам с поврежденными мышцами. Мыши, получавшие сыворотку от молодых, показали улучшенную регенерацию мышц и функциональное восстановление по сравнению с мышами, получавшими лечение плацебо, но восстанавливающие свойства сыворотки были потеряны при удалении EV, что указывает на то, что эти везикулы опосредуют положительные эффекты молодой крови.
Углубившись в исследование, ученые обнаружили, что EV доставляют генетические инструкции или мРНК, кодирующие белок Klotho против старения, мышечным клеткам-предшественникам, типу стволовых клеток, которые важны для регенерации скелетных мышц. EV, собранные у старых мышей, несли меньше копий инструкций для Klotho, чем у молодых мышей, что побуждало мышечные клетки-предшественники производить меньше этого белка.
С возрастом мышцы плохо заживают после повреждений, потому что рубцовая ткань откладывается вместо того, чтобы восстанавливать первоначальную структуру мышц. В более ранней работе ученые показали, что белок Klotho является важным регулятором регенеративной способности в мышечных клетках-предшественниках и что количество этого белка снижается с возрастом.
Новое исследование впервые показывает, что связанные с возрастом сдвиги в грузе EV способствуют истощению белка Klotho в старых стволовых клетках, предполагая, что EV можно превратить в новые методы лечения поврежденной мышечной ткани.
Помимо мышц, внеклеточные везикулы могут помочь обратить вспять и другие эффекты старения. Предыдущая работа продемонстрировала, что молодая кровь может улучшить когнитивные способности старых мышей. Исследователи получили грант на изучение потенциала везикул для обращения вспять возрастного снижения когнитивных способностей.
Исследование было опубликовано в Nature Aging.