Неожиданные преимущества стареющих «зомби-клеток»

Ученые показали, что так называемые стареющие клетки, то есть клетки, которые навсегда перестали делиться, способствуют производству новых мышечных клеток, способствующих регенерации утраченных конечностей у саламандр.

Стареющие клетки, связанные со старением и болезнями, могут обладать регенеративными свойствами. Изучая саламандр, исследователи обнаружили, что стареющие клетки ускоряют регенерацию конечностей, сигнализируя мышечным волокнам о дедифференцировке, что может привести к новым методам лечения возрастных заболеваний.

Стареющие клетки — это клетки, которые навсегда прекратили деление в ответ на клеточный стресс, но не погибли. По мере старения организма количество стареющих клеток в организме увеличивается. Это накопление в настоящее время считается признаком старения и связано с различными заболеваниями, включая рак. Однако истинная природа этих клеток может быть более сложной и зависит от контекста.

Растущее количество данных свидетельствует о том, что стареющие клетки могут также оказывать благотворное влияние, например, заживлять раны или предотвращать образование рубцов на тканях. «Несколько лет назад наша группа обнаружила, что стареющие клетки присутствуют на ключевых стадиях регенерации конечностей саламандры. Интересно, что другие группы впоследствии обнаружили эти клетки в других контекстах регенерации, в том числе у млекопитающих. Поэтому мы хотели посмотреть, вносят ли эти клетки вклад В любом случае он может обновляться», — объясняет доктор Максимина Йон, руководитель исследовательской группы Центра регенеративной терапии Дрездена (CRTD) и группы Physics of Excellence (PoL) Технического университета Дрездена и Института Макса Планка в Дрездене.[{» attribute=»»>Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG).

Senescent Cells Promote Regeneration

The researchers in Yun’s group study salamanders. These animals have unique regeneration abilities and are able to re-grow many organs of their bodies, including lost limbs. “Salamander limb regeneration is a fascinating process. In a matter of weeks, they re-grow a fully functional limb,” explains Dr. Yun.

To check if the presence of senescent cells influences the limb regeneration process, researchers in the Yun group found a way to modulate the number of senescent cells in the wound. The team observed that the presence of senescent cells enhanced the regeneration process.

“When more senescent cells were present in the wound, the animals developed a larger regeneration bud, or – as we call it – blastema. This is a collection of cells that are going to form all the needed tissues in the new limb. The larger the blastema, the more cells are there to regrow the limb and the quicker the regeneration process. The presence of senescent cells seemed to ‘fuel’ the regeneration process,” Dr. Yun says.

“Zombie” Signaling Promotes New Muscle Cells

Looking more closely at the blastema with and without the influence of the senescent cells, the Yun team uncovered a new mechanism that enhances the regeneration process and found that the presence of senescent cells increased the number of regenerating muscle cells. They showed that senescent cells secrete factors that stimulate nearby muscle tissue to take a developmental step back and produce new muscle.

“Our results show that senescent cells use cell-cell communication to influence the regeneration process. They secrete molecules that signal to mature muscle fibers to dedifferentiate into muscle progenitor cells. These cells can multiply themselves as well as differentiate into new muscle cells, thereby enhancing the regeneration process. This signaling appears to be an important part of promoting regeneration,” says Dr. Yun.

For now, the group focused on muscle, one of the most important tissues in the regenerating limb. However, the team is already investigating whether senescent cell signaling also contributes to the regeneration of other tissues.

Lessons From the Salamanders

Yun’s group is working with salamanders to study regeneration and aging processes. “Salamanders are one of the few animal species that seem to defy the natural aging process. They do not develop typical signs of aging and do not accumulate age-related diseases such as cancer. They also have extraordinary healing abilities,” says Dr. Yun. The animals can regenerate almost any organ in their body.

Studying salamanders is helping Dr. Yun and her colleagues at the CRTD understand the principles of the regeneration process and, in the long run, may help solve the puzzle of why humans have very limited regenerative abilities.

Reference: “Senescent cells enhance newt limb regeneration by promoting muscle dedifferentiation” by Hannah E. Walters, Konstantin E. Troyanovskiy, Alwin M. Graf and Maximina H. Yun, 6 April 2023, Aging Cell.
DOI: 10.1111/acel.13826