به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، اختلالات مرتبط با سن در عملکرد سلول‌های بنیادی بالغ با کاهش ظرفیت بازسازی بافت سوماتیک مرتبط است. با این حال، مکانیسم‌های زیربنایی تنظیم مولکولی پیری سلول‌های بنیادی بالغ هنوز مبهم است. در اینجا، یک آنالیز پروتئومی از سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای موش که از نظر فیزیولوژیکی پیر شده‌اند (MuSCs) ارائه می‌کنیم، که خصوصیات پروتئومیک پیش از پیری را نشان می‌دهد. از آنجاییکه در طول پیری، پروتئوم و فعالیت میتوکندری در MuSCs مختل می‌شود. علاوه بر این، مهار عملکرد میتوکندری منجر به پیری سلولی می‌شود، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه علم و صنعت هنگ کنگ (HKUST) یک پروتئین کلیدی را شناسایی کرده است که ممکن است نحوه معکوس کردن روند پیری را با استفاده از سلول بنیادی بالغ ماهیچه اسکلتی یا سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای، به عنوان یک مدل روشن کند. این کشف راه را برای توسعه احتمالی مداخلات درمانی در آینده برای بیماری‌های مرتبط با پیری و بیماری‌های مختلف میتوکندری هموار می‌کند.

ارتباط میان سلول‌های بنیادی بالغ ماهیچه اسکلتی و پیری

کاهش ظرفیت بازسازی بافت‌ها نتیجه پیری است. نقص‌های وابسته به سن در هموستاز بافت یا ترمیم در بافت‌های مختلف بالغ با تغییرات در عملکرد سلول‌های بنیادی مرتبط است. سلول‌های بنیادی ساکن در بافت‌های در حال استراحت در طول پیری وارد مرحله برگشت ناپذیری از پیری می‌شوند. با این حال، مکانیسم چگونگی ورود سلول‌های بنیادی به این فرآیند در طول پیری تا حد زیادی ناشناخته است. در عضله اسکلتی، تعداد و عملکرد سلول‌های بنیادی عضلانی (که سلول‌های ماهواره‌ای [SCs] نیز نامیده می‌شوند) در طول پیری کاهش می‌یابد که منجر به اختلال در ترمیم ماهیچه‌ها پس از آسیب می‌شود. داده‌های توالی‌یابی نسل بعدی تغییرات سیستمیک را در ژنومیک، ترانسکریپتومیک و اپی ژنومیک نشان داده‌اند. سطوح در طول پیری سلول‌های بنیادی عضلانی، مکانیسم‌های بالقوه ای را برای جوان سازی سلول‌های بنیادی عضلانی مسن فراهم می‌کند. با این حال، چشم انداز پروتئومی سلول‌های بنیادی عضلانی در طول پیری هنوز گزارش نشده است. قابل توجه است که میتوکندری‌ها مراکز متابولیسم انرژی هستند، اما چگونگی تغییر پروتئوم میتوکندری و فعالیت‌های آن در سلول‌های بنیادی عضلانی در طول پیری تا حد زیادی مورد بررسی قرار نگرفته است. زیرا متابولیسم میتوکندری به شدت با پیری سلولی در بافت‌ها یا گونه‌های مختلف ارتباط دارد.

فرآیند پیری سلولی

در طول پیری انسان، سلول‌ها تحت فرآیند پیری سلولی قرار می‌گیرند، جایی که دیگر تقسیم نمی‌شوند، اما نمی‌میرند، مانند «سلول‌های زامبی» عمل می‌کنند، در بدن انسان تجمع می‌کنند، باعث آسیب سلولی می‌شوند و به نقص‌های مرتبط با افزایش سن کمک می‌کنند. مهمتر از همه، توانایی سلولها برای حفظ عملکردهای سالم به ظرفیت آنها برای تولید انرژی شیمیایی بستگی دارد، که میتوکندری، نیروگاه سلول، نقش حیاتی را ایفا می‌کند. با این حال، با افزایش سن سلول‌ها، توانایی آنها برای تولید انرژی کافی کاهش می‌یابد. از دست دادن فعالیت میتوکندریایی با پیری در بسیاری از بافت‌ها همراه است. عملکردهای مناسب میتوکندری برای MuSCها برای ترمیم عضله اسکلتی آسیب دیده پس از آسیب و حفظ استخر سلول‌های بنیادی ساکن برای بازسازی آینده مهم هستند. با این حال، مسیرهای سیگنالی که متابولیسم میتوکندری را در طول پیری تنظیم می‌کنند نامشخص هستند.

شیوه مطالعاتی

یک گروه آزمایشگاهی به سرپرستی پروفسور تام چونگ، استادیار SH Ho در بخش علوم زیستی در HKUST، اخیراً نقش CPEB4، یک پروتئین متصل‌کننده به mRNA، را در حفظ متابولیسم میتوکندری، با تنظیم مثبت بیوسنتز شناسایی کرده‌اند. بنابراین پروتئین‌های میتوکندریایی، انرژی خروجی کافی را حفظ می‌کنند. علاوه بر این، تیم نشان داد که سطح پروتئین CPEB4 در بافت‌های موش پیری، به‌ویژه ماهیچه‌های اسکلتی کاهش می‌یابد. عضله سالمندان آسیب دیده علائم پیری را افزایش می‌دهد. عضله تیبیالیس قدامی (TA) بزرگسالان و سالمندان آسیب دیده و به دلیل وجود نشانگر پیری SA-β-gal (در سمت چپ به عنوان یک لکه آبی دیده می‌شود) رنگ آمیزی شد.

نتایج کسب شده

ماهیچه‌های TA سالمندان درصد بیشتری از سلول‌های SA-β-gal مثبت را در مقایسه با همتایان جوان خود نشان دادند. آنها همچنین مشاهده کردند که عضله پیر علائم پیری را به دنبال آسیب عضلانی نشان می‌دهد، همانطور که با افزایش حضور نشانگر پیری، بتا-گالاکتوزیداز مرتبط با پیری (SA-β-gal)، در مقایسه با عضله بالغ نشان داده می‌شود. نکته مهم، تحقیقات آنها نشان داد که بازگرداندن بیان CPEB4 در MuSCهای مسن تولید پروتئین میتوکندری را افزایش می‌دهد، تولید انرژی را افزایش می‌دهد و به طرز چشمگیری آنها را در برابر پیری سلولی محافظت می‌کند. شایان ذکر است، پیوند سلول‌های بیان کننده CPEB4 به موش‌های پیر، این پروتئین سبب بهبود و ترمیم عضلات شد. به طور مشابه، بیان CPEB4 در رده‌های سلولی مختلف انسان نیز آنها را برابر پیری سلولی محافظت می‌کند.

اهمیت یافته‌های کسب شده از مطالعه

پروفسور Cheung می‌گوید: "یافته‌های ما اهمیت حفظ عملکردهای میتوکندری و پروتئوم آن توسط پروتئین‌های متصل شونده به mRNA در سلول‌های بنیادی عضلانی را برجسته می‌کند. مهمتر از آن، مطالعه ما بینش‌های جدیدی را در مورد پتانسیل تشخیصی و درمانی CPEB4 برای نجات نقایص میتوکندری در طول پیری سلولی را ارائه می‌کند. کار ما همچنین زمینه را برای مطالعه بیشتر امکان سنجی توسعه CPEB4 به عنوان یک هدف درمانی بالقوه برای بیماری‌های مختلف میتوکندریایی مانند سندرم لی فراهم می‌کند. این یافته‌ها اخیراً در Developmental Cell منتشر شده است.

پایان مطلب/.