Команда вчених із Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі встановила причину зниження регенеративних здібностей м’язової тканини в процесі старіння. Згідно з результатами дослідження, опублікованого в журналі Science, ключову роль у цьому процесі відіграє накопичення білка NDRG1 у стовбурових клітинах скелетних м’язів (сателітних клітинах). Цей механізм переводить клітини в стан зниженої активності, пріоритизуючи їхнє довгострокове виживання на шкоду швидкості відновлення тканин.
У ході експерименту, проведеного під керівництвом професора неврології Томаса Рандо (який очолює Центр регенеративної медицини), вчені порівняли стан стовбурових клітин м’язової тканини в молодих і старих особин. Виявилося, що з віком у клітинах накопичується білок NDRG1 — його вміст збільшується у 3,5 раза. Ця речовина працює як природне гальмо: вона блокує сигнальний шлях mTOR, необхідний для запуску процесів поділу клітин, їхнього росту та ефективного відновлення пошкоджених тканин.
Вчені визначили виявлений механізм як «систематичну помилку виживання на клітинному рівні». У процесі старіння стовбурові клітини з недостатнім рівнем експресії NDRG1 гинуть. Популяція, що виживає, складається з клітин, які повільніше реагують на пошкодження, але мають вищу стійкість до стресового середовища старіючого організму. Згідно з висновками дослідників, уповільнення м’язової регенерації є біологічним компромісом, спрямованим на запобігання повному виснаженню резерву стовбурових клітин.
У ході експерименту біологи штучно заблокували активність NDRG1 у мишей, чий біологічний вік відповідав приблизно 75 рокам людини. Після вимкнення білка ослаблені м’язові стовбурові клітини почали функціонувати в режимі молодих: вони швидко активувалися та значно прискорили процес відновлення тканин після первинної травми. Проте втрата захисного впливу NDRG1 призвела до зниження базової виживаності клітин. У разі повторних м’язових пошкоджень регенеративний потенціал тканини різко знижувався через нестачу стовбурових клітин, що залишилися.
Автори дослідження порівнюють молоді клітини зі спринтерами, які демонструють максимальну ефективність на короткій дистанції, а старі — з марафонцями, що розподіляють ресурси для тривалого функціонування. Виявлення ролі NDRG1 змінює підхід до розроблення терапевтичних методів боротьби з віковою саркопенією та м’язовою дистрофією. Замість простої стимуляції поділу клітин ученим належить знайти баланс між короткостроковою швидкістю регенерації та довгостроковою стабільністю клітинної популяції.
Отримані дані відкривають нові перспективи в галузі геронтології та регенеративної медицини, вказуючи на те, що керування «режимом виживання» клітин може стати ефективним інструментом корекції вікових змін, якщо вдасться мінімізувати ризик виснаження біологічних ресурсів організму.