Nature揭示控制干细胞衰老的遗传开关

2014-2-20 15:01 来源: 生物通
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  人在老年时许多的疾病会随之而来,这是一个令人难过的事实。尽管许多疾病可能并不危及生命,但它们剥夺了生活的乐趣。肌肉衰减征(sarcopenia)就是这样一种疾病,其会导致肌肉和力量丧失,这就是一些老年人会丧失耐力、行走以及呼吸困难的原因。

  不幸的是,除了锻炼尚无针对这一疾病的治疗方法,随着年龄的增长它只会变得越来越麻烦。了解肌肉衰减征对开发新疗法至关重要。现在,科学家们确定了随着年龄增长发生这种不可逆的肌肉耗损的机制。研究论文发表在《自然》(Nature)杂志上。

  我们的身体是由万亿个细胞所组成。大多数的器官,包括脑、肝、心脏、肠和血管都具有称之为成体干细胞的特化细胞,负责维持和修复器官。这些细胞长时间维持在一种静息状态,不同于普通细胞终生不断分裂,成体干细胞只在组织修复需要之时才进行细胞分裂。当这些成体干细胞被移除或是它们停止发挥功能之时,机体的修复系统也会停止运作。这种情况通常随着年龄的增长而自然发生,导致诸如肌肉衰减征一类的退行性疾病。

  现在来自西班牙庞培法布拉大学、Bellvitge生物医学研究所以及西班牙国家心血管研究中心(CNIC)的研究人员解开了肌肉中的干细胞停止运作的机制。通过比较在小鼠肌肉干细胞中开启的基因,研究人员证实老年小鼠细胞发生了不可逆的变化,使得它们脱离了静息阶段,而年轻小鼠则还没有经受这些改变。因此,在需要它们时老年小鼠体内肌肉干细胞也丧失了自我更新的潜能。它们转而切换到“衰老”状态不再能够进行分裂。

  通常情况下衰老是有益的。不管你的年龄有多大,每年你的身体中都会有数百万细胞衰老。衰老的其中一个功能就是,抑制有可能癌变的劣种细胞失控性的生长。但是随着我们的年龄增大衰老变得更为常见。就老年人来说,干细胞衰老导致了组织修复系统停止运作。

  可以确定的是并非是环境造成了这种反应,研究人员从老年小鼠处取得肌肉干细胞,将它们植入到年轻小鼠的损伤组织中。正如预期的那样,老年小鼠的细胞没有修复组织,表明它们的状态是不可逆的。

  但究竟这些细胞是如何经历这些改变的呢?研究人员发现在衰老肌肉干细胞中,控制衰老的关键基因p16INK4a过表达——它以比正常更高的水平开启。当阻止这一基因表达时,衰老细胞对组织损伤做出响应,补充了这一细胞群,由此回复至静息状态。研究人员还证实,年轻肌肉干细胞抑制了这一基因的表达,使得它们能够在任何需要之时执行修复工作。

  如果可以选择性沉默p16INK4a,那么这一研究发现有希望促成新的疗法来重启衰老细胞中的组织修复系统。尽管在特定细胞中靶向特异的基因并非易事,在更长的时间里维持年轻和健康或许不会永远那么难。