С течением лет в организме случаются перемены, которые касаются не только отдельных органов, но и системы кровообращения. Особые клетки формируют внутренний слой сосудов и управляют кровотоком, обменом веществ с соседними тканями, а также ответом на повреждения. При этом механизмы старения таких клеток пока исследованы слабо. Какие перемены происходят в сосудах по мере взросления и почему они способны отражаться на восстановительном потенциале, — в материале «Известий».
Как ученые изучили старение сосудовКоманда специалистов из разных стран во главе с Лаурой де Рой, представляющей Центр молекулярной медицины CeMM Австрийской академии наук, подготовила первую подробную карту старения эндотелиальных клеток человека. Именно эти клетки формируют внутреннюю выстилку кровеносных сосудов, а также участвуют в регуляции кровотока, контроле обмена веществ между кровью и тканями и восстановлении после повреждений.
Чтобы провести анализ, исследователи свели вместе сведения 34 публикаций, вышедших ранее. Суммарно они рассмотрели активность генов более чем в 375 тыс. клеток, которые были получены из 290 образцов 12 типов тканей человека. Результаты работы опубликовал журнал Nature Aging.
Основное внимание авторы уделили тканям, отнесенным к здоровым или не имеющим диагностированных заболеваний. Такой подход дал возможность выявлять молекулярные сдвиги, связанные именно со старением, а не главным образом с болезнями, которые уже развились.
Почему сосуды могут терять способность к восстановлениюСреди значимых результатов оказались перемены в клетках, которые выстилают вены. Подобные клетки способны участвовать в создании новых сосудистых ответвлений, нужных для обновления кровеносной сети. При этом у людей старшего возраста ученые выявили снижение активности нескольких генов, связанных с формированием кровеносных сосудов.
Это способно отчасти объяснить, почему по мере взросления сосуды теряют способность к обновлению. Однако специалисты не оценивали напрямую восстановительный потенциал сосудов, поэтому найденную связь нельзя рассматривать как прямое доказательство ухудшения такого процесса. В ряде типов тканей авторы также заметили повышение активности генов, связанных с воспалением и клеточным старением. В таком состоянии клетки прекращают делиться, но при этом могут влиять на окружающие ткани.
Как клетки реагируют на изменения окружающей средыЭндотелиальные клетки непрерывно улавливают механические воздействия, которые связаны с движением крови и свойствами соседних тканей. После этого они превращают такие сигналы в биологические реакции. Анализ продемонстрировал, что с возрастом меняется активность генов, участвующих в этом процессе.
Дополнительные опыты с тканями человеческой кожи показали еще одну особенность: у пожилых доноров белок YAP чаще находили внутри ядер эндотелиальных клеток. Этот белок помогает клеткам отвечать на механические воздействия. Однако значение этого изменения пока не ясно. Ученым предстоит определить, помогает ли рост активности YAP клеткам приспосабливаться к возрастным изменениям или, наоборот, способствует ухудшению работы сосудов.
Кроме того, исследователи рассмотрели группу генов, связанных с белком p21, который может замедлять или останавливать деление клеток. Сравнение результатов с данными лабораторных опытов и моделей ускоренного старения у мышей подтвердило связь таких генов с клеточным старением. При этом они задействованы и в реакции на стресс, и в формировании сосудов, поэтому по их активности нельзя однозначно определить, какие клетки окончательно утратили способность делиться.
Почему сосуды стареют по-разномуРабота показала, что возрастные изменения эндотелиальных клеток неодинаковы в разных участках сосудистой системы. По словам первого автора работы Сары Добнер, изучение клеток из различных тканей дало возможность обнаружить закономерности, которые могли остаться незамеченными при анализе отдельных органов или типов клеток.
Сара Добнер
Одним из самых поразительных результатов стало то, что старение эндотелия выглядит по-разному в разных частях сосудистой системы. Объединив данные из разных тканей, мы смогли выявить закономерности, которые могли быть упущены при изучении отдельных органов или типов эндотелиальных клеток изолированно.
Созданная карта позволяет исследователям изучать молекулярные изменения в сосудах разных органов. Одновременно с работой был представлен интерактивный ресурс: он должен помочь специалистам изучать полученные данные и намечать направления для будущих экспериментов.
Какие вопросы остаются открытымиУ работы есть ограничения. Авторы сравнивали данные людей разного возраста, но не отслеживали изменения в организме одних и тех же участников на протяжении жизни. Помимо этого, сведения об образе жизни доноров и истории их заболеваний были неполными, что сужает возможности интерпретации результатов.
По этой причине пока нельзя точно сказать, какие из найденных изменений напрямую ведут к ухудшению работы сосудов, а какие отражают адаптацию клеток к меняющимся условиям. Руководитель исследования Лаура де Рой подчеркнула, что созданная карта дает возможность изучать старение сосудов в разных частях организма, а не рассматривать все кровеносные сосуды как единую систему с одинаковыми изменениями.
Лаура де Рой
Теперь у нас есть ресурс, который поможет выяснить, какие изменения сопровождают старение эндотелия, какие из них могут способствовать ухудшению работы сосудов, а какие могут отражать адаптацию эндотелиальных клеток к изменяющейся окружающей среде.
Авторы надеются, что дальнейшее изучение этих процессов позволит лучше понять механизмы возрастных изменений сосудистой системы и определить перспективные направления будущих исследований.