„Komórki zombie” to potoczna nazwa komórek starzejących się, czyli takich, które nadal żyją, ale przestają się dzielić i prawidłowo działać. Z wiekiem jest ich coraz więcej, a ich obecność wiąże się z przewlekłym stanem zapalnym i chorobami wieku starszego. Naukowcy z Albert Einstein College of Medicine odkryli, że problem nie polega wyłącznie na samych komórkach. Z czasem słabnie też mechanizm, który pomaga organizmowi je rozpoznawać i usuwać. Wyniki badania opublikowano w „Nature Aging”.
Dlaczego się starzejemy? Z wiekiem słabnie jeden z systemów oczyszczania komórek
Naukowcy przyjrzeli się autofagii zależnej od białek opiekuńczych, określanej skrótem CMA. Dzięki niej komórka rozpoznaje uszkodzone lub niepotrzebne białka, rozkłada je i odzyskuje część ich składników. Prof. Cuervo od lat bada ten mechanizm. Jej wcześniejsze prace pokazały, że z wiekiem CMA działa coraz słabiej, a w neuronach i innych komórkach zaczynają zalegać zbędne produkty. Takie zaburzenia wiązano już z chorobą Alzheimera, innymi chorobami neurodegeneracyjnymi, miażdżycą i cukrzycą. Tym razem badacze sprawdzili, czy podobny proces może odpowiadać za narastającą liczbę komórek starzejących się. Większość doświadczeń przeprowadzono na myszach, ale analizowano także próbki ludzkich płuc. „U starszych zwierząt związane z wiekiem zmiany zarówno w komórkach starzejących się, jak i w komórkach odpornościowych odpowiedzialnych za ich usuwanie sprawiają, że komórki zombie zaczynają się gromadzić i uczestniczyć w rozwoju chorób” – mówi prof. Ana Maria Cuervo. „Przywracając komórkowy recykling, możemy pomóc naturalnym mechanizmom obronnym organizmu skuteczniej je usuwać” – dodaje.
Starzenie komórkowe nie zawsze szkodzi. Problem pojawia się, gdy komórki zostają zbyt długo
Komórki starzejące się mają również pożyteczną rolę. Podczas gojenia ran część uszkodzonych komórek przestaje się dzielić i wydziela substancje, które przyciągają komórki potrzebne do naprawy tkanki. Kiedy spełnią swoje zadanie, powinny zostać usunięte przez makrofagi, czyli komórki układu odpornościowego odpowiedzialne m.in. za zwalczanie zakażeń, usuwanie obumarłych komórek i kontrolowanie stanu zapalnego. Badacze wykorzystali myszy, u których w makrofagach wyłączono CMA. W miejscach zranienia gromadziło się wtedy więcej komórek starzejących się, a rany goiły się wolniej. Kolejne doświadczenie przeprowadzono na fibroblastach, czyli komórkach tkanki łącznej pobranych od młodych i starych myszy. Gdy młode komórki wchodziły w stan starzenia, aktywność CMA rosła. W komórkach starszych zwierząt mechanizm już wcześniej działał słabiej i nie potrafił odpowiednio zwiększyć aktywności. Część białek nie była więc prawidłowo rozkładana, a komórki zaczynały wydzielać toksyczne substancje. Sprzyjały one starzeniu się sąsiednich zdrowych komórek, a jednocześnie utrudniały makrofagom rozpoznawanie i usuwanie tych, które powinny zniknąć. Same makrofagi starszych zwierząt również miały niższą aktywność CMA i gorzej radziły sobie z pochłanianiem niepożądanych komórek.
Jak spowolnić starzenie komórkowe? Badacze zamiast niszczyć komórki spróbowali usprawnić ich usuwanie
Od lat prowadzi się badania nad senolitykami, czyli związkami mającymi niszczyć komórki starzejące się. Autorzy nowej pracy zwracają jednak uwagę, że doświadczenia wykonywane na młodych komórkach sztucznie wprowadzonych w stan starzenia nie muszą wiernie odtwarzać tego, co dzieje się w starszym organizmie. Zespół Cuervo sprawdził więc inną możliwość. Naukowcy zastosowali CA77.1, małocząsteczkowy aktywator CMA, który miał usprawnić naturalny mechanizm usuwania niepotrzebnych komórek. Starsze myszy otrzymywały go codziennie doustnie przez pięć miesięcy. Po tym czasie w kilku narządach stwierdzono mniej komórek starzejących się oraz słabsze oznaki stanu zapalnego i włóknienia. W osobnym doświadczeniu CA77.1 podano makrofagom pobranym od starszych myszy. Po zastosowaniu związku odzyskały zdolność pochłaniania cząstek na poziomie zbliżonym do komórek młodych zwierząt. Zamiast więc wyłącznie niszczyć „komórki zombie”, możliwe może być przywrócenie sprawności układowi, który w młodszym organizmie sam potrafi je usuwać.
Komórki zombie a włóknienie płuc. Podobne zaburzenie znaleziono w tkankach pacjentów
Badacze sprawdzili również, czy ich obserwacje mogą mieć znaczenie dla chorób człowieka. Wybrali idiopatyczne włóknienie płuc, w którym zdrowa tkanka jest stopniowo zastępowana tkanką bliznowatą, co coraz bardziej utrudnia oddychanie. Mediana przeżycia po rozpoznaniu choroby wynosi od trzech do pięciu lat. W próbkach płuc pobranych od pacjentów aktywność CMA była wyraźnie obniżona. Następnie CA77.1 przetestowano u myszy z włóknieniem płuc. Gdy terapię rozpoczęto wcześnie po uszkodzeniu narządu, włóknienie było łagodniejsze, a oznaki starzenia komórkowego i stanu zapalnego mniej nasilone. „Nasze badanie łączy dwa główne czynniki napędzające starzenie – spadek aktywności CMA i starzenie komórkowe – i po raz pierwszy pokazuje, jak ich połączenie pozwala komórkom starzejącym się uniknąć usunięcia przez układ odpornościowy w starszym organizmie” – mówi prof. Cuervo. „Odkryliśmy również, że zamiast próbować zabijać komórki zombie, być może uda się przywrócić ich relację z układem odpornościowym, tak aby organizm mógł usuwać je naturalnie. Kolejnym wyzwaniem jest ustalenie, czy takie podejście można ostatecznie przekształcić w bezpieczne leczenie chorób związanych z wiekiem u ludzi” – dodaje badaczka.
