Jak staré jsou vaše orgány? Vědci & # 039; …

Vědci si kdysi mysleli, že neurony nebo možná srdeční buňky jsou nejstaršími buňkami v těle. Nyní vědci ze Salkova institutu zjistili, že mozek, játra a slinivka břišní obsahují velmi dlouhou populaci buněk a bílkovin, z nichž některé jsou staré jako neurony. Zjištění odhalující „mozaiku věku“, Buněčný metabolismus Metody týmu lze aplikovat na prakticky jakoukoli tkáň v těle, aby poskytly cenný vhled do toho, jak nerozdělující se buňky ztrácejí kontrolu nad svou celoživotní funkcí a kontrolu nad kvalitou a integritou buněk. Proteiny a buněčné struktury důležité během stárnutí.

“Byli jsme velmi překvapeni, když jsme našli buněčné struktury staré jako organismus, ve kterém byly nalezeny,” říká Martin Hetzer, viceprezident a hlavní vědecký pracovník společnosti Salk, hlavní autor a profesor. „To ukazuje na mnohem větší složitost buněk, než jsme si kdy představovali, a má zajímavé důsledky pro to, jak přemýšlíme o stárnoucích orgánech, jako je mozek, srdce a slinivka břišní.“

Většina neuronů v mozku se během dospělosti nedělí, a proto dochází k dlouhověkosti a úbytku souvisejícím s věkem. Avšak z velké části kvůli technickým omezením bylo obtížné určit životnost jiných buněk než mozku.

“Biologové si položili otázku: Jak staré jsou buňky v organismu?” Existuje obecná představa, že neurony jsou staré, ostatní buňky v těle jsou relativně mladé a budou se regenerovat po celý život organismu, “říká Rafael Arrojo e Drigo, první autor a vědecký pracovník Salk Staff. „Vydali jsme se zjistit, zda je možné, aby některé orgány měly buňky, které v mozku žily tak dlouho jako neurony.“

Vzhledem k tomu, že vědci věděli, že většina neuronů se v průběhu života nezměnila, použili je jako „základní věk“ k porovnání jiných nedělících se buněk. Tým kombinoval značení elektronových izotopů s hybridní zobrazovací metodou (MIMS-EM) k vizualizaci a měření stáří a objemu buněk a proteinů v mozku, slinivce břišní a játrech na modelech mladých i starých hlodavců.

Aby vědci potvrdili své metody, nejprve určili věk neuronů a zjistili, že jsou stejně staré jako organismus, který předpokládali. Překvapivě však byly buňky obklopující krevní cévy, nazývané endotelové buňky, staré jako neurony. To znamená, že některé jiné než neuronální buňky se po celý život nereprodukují ani se nemění.

Pankreas, orgán odpovědný za udržování hladiny cukru v krvi a vylučování trávicích enzymů, také vykazoval buňky různého věku. Malá část slinivky břišní, známá jako Langerhansovy ostrůvky, byla vědcům ukázána jako hádanka složená ze vzájemně propojených starých a mladých buněk. Některé beta buňky, které vylučují inzulín, se během života množily a zatímco byly relativně mladé, jiné se nerozdělily a podobně jako neurony měly dlouhou životnost. Opět platí, že další typ buňky zvaný delta buňky se nikdy nerozdělil. Pankreas byl pozoruhodným příkladem starověkého mozaiky, tj. Populace identických buněk, které se vyznačovaly délkou života.

Předchozí studie naznačují, že játra mají schopnost regenerace v dospělosti, proto si vědci vybrali tento orgán čekající na pozorování relativně mladých jaterních buněk. Překvapivě bylo zjištěno, že zatímco drtivá většina jaterních buněk u zdravých dospělých myší byla stejného věku jako zvíře, mnohem kratší životnost v buňkách lemujících krevní cévy a stélovité buňky, jiný typ jaterních buněk. Játra tedy neočekávaně vykazovala také vlhký mozaicismus, což ukazuje na potenciální nové regenerační výzkumné cesty pro tento orgán.

V molekulárním měřítku některé z pozorovaných buněk s dlouhou životností obsahovaly proteinové komplexy, které vykazovaly vlhkou mozaiku. Například primární řasinky (vlasové přídavky mimo buňky) beta buněk v pankreatu a neuronech obsahovaly oblasti proteinů s velmi odlišnými životy. Naproti tomu buňky v játrech neobsahovaly proteiny s dlouhou životností.

“Díky novým vizualizačním technologiím můžeme přesněji než kdykoli předtím určit stáří buněk a jejich supramolekulárních komplexů.” To otevírá nové dveře pro studium všech buněk, tkání a orgánů v normálním a chorobném stavu, “říká Mark Ellisman, významný profesor neurovědy na Lékařské fakultě UC San Diego a spoluvedoucí studie s Hetzerem. Laboratoř Národního výzkumného střediska pro mikroskopii a zobrazování vyvinula a poskytla nové metody zobrazování tkáně pro spojenou multimodální a vícerozměrnou mikroskopii. Tyto metody poskytly klíčové a nové technologie pro provádění této práce.

„Stanovení stáří buněk a subcelulárních struktur u dospělých organismů poskytne nový pohled na mechanismy údržby a opravy buněk a dopad kumulativních změn v dospělosti na zdraví a vývoj nemocí. “Hetzer dodává.” „Konečným cílem je použít tyto mechanismy k prevenci nebo oddálení degradace orgánů související s věkem omezenou regenerací buněk.“

Dále autoři plánují dešifrovat rozdíl v délce života nukleových kyselin a lipidů. Chtějí také pochopit, jak věková mozaika souvisí se zdravím a nemocemi, jako je cukrovka 2. typu.

Mezi další autory patří Swati Tyagi de Salk; Varda Lev-ram, Ranjan Ramachandra, Thomas Deerinck, Eric Bushong a Sebastien Phan z UC San Diego; Orphan Victoria of California Institute of Technology; a Claude Lechene z Brigham and Women’s Hospital.

Studii podpořili National Institutes of Health (R01 NS096786, NINDS NIH RO1 NS027177-30, NIGMS 5P41 GM103412-29), Keck Foundation, NOMIS Foundation, US Department of Energy (DE-SC0016469). NINDS Neuroscience Core (NS072031), Waitt Foundation, Chapman Foundation, Helmsley Charitable Trust, an American Diabetes Association Postdoctoral Fellow (# 1-18-PMF-007) a Curie’s Cell and Tissue Imaging Facility (PICT), French National Člen BioViewing Infrastructure (ANR-10-INBS-04).