Мария Арманиос, м.D., доцент кафедры онкологии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса., и ее коллеги сообщают, что некоторые стволовые клетки, жизненно важные для оксигенации клеток легких, претерпевают преждевременное старение – и перестают делиться и размножаться – когда их теломеры повреждены. Стволовые клетки находятся в альвеолах, крошечных мешочках для воздухообмена, где кровь поглощает кислород.
В исследованиях этих изолированных стволовых клеток и на мышах команда Арманиоса обнаружила, что спящие или стареющие стволовые клетки посылают сигналы, которые привлекают иммунные молекулы в легкие и вызывают тяжелое воспаление, которое также является признаком эмфиземы и связанных с ней заболеваний легких.
До сих пор, говорит Арманиос, исследователи и клиницисты думали, что «только воспаление является движущей силой этих заболеваний легких, и последние 30 лет основывали терапию на противовоспалительных препаратах."
Но новые открытия, о которых 30 марта было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences, вместо этого предполагают, что «если причиной этого является преждевременное старение стволовых клеток, ничто не станет лучше, если вы не решите эту проблему», – говорит Арманиос.
Признавая, что в настоящее время не существует способов лечения или замены поврежденных стволовых клеток легких, Арманиос говорит, что знание источника проблемы может перенаправить исследовательские усилия. «Это новая проблема, которая начинается с вопросов о том, предпринимаем ли мы усилия, чтобы исправить этот дефект в клетках, или пытаемся заменить клетки», – добавляет она.
Арманиос и ее команда говорят, что их исследование также показало, что этот дефект, связанный с теломерами, делает мышей чрезвычайно уязвимыми для противоопухолевых препаратов, таких как блеомицин или бусульфан, которые токсичны для легких.
Лекарства и инфекционные агенты, такие как вирусы, убивают клетки, выстилающие воздушные мешочки легких. В случае дисфункции теломер, объясняет Арманиос, стволовые клетки легких не могут делиться и пополнять эти разрушенные клетки.
Когда исследователи дали эти препараты 11 мышам с дефектом стволовых клеток легких, все серьезно заболели и умерли в течение месяца.
Это открытие может пролить свет на то, почему «иногда люди с короткими теломерами могут не иметь никаких признаков легочного заболевания, но когда они подвергаются острой инфекции или принимают определенные лекарства, у них развивается дыхательная недостаточность», – говорит Арманиос. "Мы не думаем, что кто-либо когда-либо связывал это явление с отказом стволовых клеток или старением."
В своем исследовании ученые генетически модифицировали мышей с дефектом теломер, который повреждает теломеры только в стволовых клетках легких в альвеолярном эпителии, слое клеток, выстилающих воздушные мешочки. «В костном мозге или других компартментах, когда стволовые клетки имеют короткие теломеры или когда они стареют, они просто умирают», – говорит Арманиос. "Но мы обнаружили, что вместо этого эти альвеолярные клетки просто остаются в стадии старения."
Стволовые клетки оставались живыми, но не могли делиться и регенерировать эпителиальную выстилку воздушных мешочков. Через две недели стареющие стволовые клетки легких сгенерировали только пять новых эпителиальных структур на 5000 стволовых клеток по сравнению с в среднем 425 структур из 5000 здоровых стволовых клеток.
Исследователи говорят, что они также надеются узнать больше о том, как мыши с этим дефектом теломер в стволовых клетках легких реагируют на сигаретный дым.
Другие исследования пациентов с дефектами теломер, в том числе исследование, опубликованное в прошлом году Арманиос и ее коллегами, предполагают, что дефекты теломер могут быть одним из наиболее распространенных предрасполагающих факторов к заболеваниям легких, таким как эмфизема легких.По словам Арманиоса, дальнейшие исследования должны помочь ученым определить, вызывает ли сигаретный дым заболевание легких в этих условиях из-за отказа стволовых клеток.