Новое исследование раскрывает, каким образом стресс наносит вред стволовым клеткам крови через белок MLKL. Ученые нашли способ защитить митохондрии и замедлить процесс старения кровеносной системы.
Международная команда исследователей из Японии и США сделала важное открытие, способное изменить подход к лечению возрастных заболеваний крови и иммунной системы. Специалисты выявили ранее неизвестный механизм, из-за которого с возрастом наша кровь «стареет», а иммунная система ослабевает, сообщает ScienceDaily.
С возрастом кровь и иммунная система человека неизбежно теряют свою силу. Одной из основных причин этого является снижение функциональности гемопоэтических стволовых клеток (ГСК). В молодом и здоровом организме эти клетки обладают уникальной способностью к самообновлению и вырабатывают сбалансированный «коктейль» из всех необходимых клеток крови: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.
Со временем эффективность ГСК снижается. Они начинают производить меньше новых клеток, нарушая баланс в пользу миелоидных клеток (отвечающих за воспалительные реакции) в ущерб лимфоидным (клеткам приобретенного иммунитета). В результате организм становится более подверженным инфекциям, анемии и онкологическим заболеваниям. Среди факторов, способствующих этому упадку, ученые выделяют накопленные повреждения ДНК, хронические низкоинтенсивные воспаления и изменения в микроокружении костного мозга. Тем не менее, до последнего времени оставалось загадкой, каким образом эти стрессовые факторы «ломают» работу стволовых клеток изнутри.
Для разгадки этой тайны исследователи сосредоточили внимание на сигнальном пути RIPK3—MLKL. В биологии этот путь известен тем, что запускает некроптоз — агрессивную форму программируемой клеточной гибели.
Исследование началось с неожиданного наблюдения. «Мы заметили необычный фенотип в гемопоэтических стволовых клетках мышей с нокаутом гена MLKL. При воздействии факторов старения функциональные изменения клеток были значительно ослаблены. При этом мы не увидели увеличения гибели самих стволовых клеток. Это заставило нас предположить, что данный путь может вызывать функциональные сбои, не доводя клетку до смерти», — отмечает руководитель исследования доктор Масаюки Ямасита.
Открытие стало основой новой гипотезы: белок MLKL может влиять на старение клеток, не уничтожая их. Для проверки теории команда использовала широкий спектр современных методов. Были созданы генетически модифицированные мыши: обычные (дикого типа), с дефицитом белка MLKL и с дефицитом RIPK3. Чтобы имитировать процесс старения, животных подвергали различным стрессам — от воспаления до онкогенного давления.
Ключевым тестом на «молодость» стволовых клеток стала трансплантация костного мозга. Этот метод позволяет оценить способность ГСК восстанавливать всю кровеносную систему реципиента. Ученые также применяли секвенирование РНК для изучения активности генов и высокоточную визуализацию для наблюдения за поведением белка в реальном времени.
Результаты оказались впечатляющими. Активация MLKL действительно не приводила к массовой гибели стволовых клеток. Вместо этого белок совершал краткий «визит» в митохондрии — энергетические центры клетки. Там он наносил вред: снижал мембранный потенциал, деформировал структуру и резко уменьшал выработку энергии.