Кожа – самый крупный орган человека и жизненно важный барьер против инфекций и потери жидкости. Старение снижает защитные силы окружающей среды и заживление ран, увеличивая риск выпадения волос и рака.
Ключевым процессом, лежащим в основе эпидермальной функции при здоровье и болезни, является гликозилирование клеток, которое опосредует межклеточные взаимодействия и адгезии клеточного матрикса. Гликозилирование включает присоединение гликанов к белкам; профиль всех гликанов в клетке и в ней – в совокупности «клеточный гликом» – может отражать ее функциональные возможности и служить показателем ее возраста.
Исследователи впервые выделили эпидермальные стволовые клетки из кожи молодых и старых лабораторных мышей, включая как клетки волосяных фолликулов, так и межфолликулярные эпидермальные клетки. Эти клетки подвергались гликановому профилированию с использованием платформы микроматрицы лектина; Этот метод использует лектины – белки, которые связывают определенные гликаны – и позволяет анализировать гликом даже для клеток, редко рассредоточенных в тканях.
«Наши результаты ясно показали, что N-гликаны с высоким содержанием маннозы заменяются сиалилированными N-гликанами сложного типа в старых эпидермальных стволовых клетках», – объясняет старший автор, профессор Хироми Янагисава. «Мы последовали за этим с помощью анализа экспрессии генов; это выявило повышенную регуляцию связанной с гликозилированием маннозидазы и двух генов сиалилтрансферазы, предполагая, что этот« сдвиг гликома »может быть опосредован возрастной модуляцией гликозилтрансферазы и экспрессии гликозидазы."
Наконец, чтобы проверить, были ли изменения гликанов причиной или просто результатом старения, исследовательская группа сверхэкспрессировала активированные гликогены в первичных эпидермальных кератиноцитах мыши in vitro.
Кератиноциты показали снижение маннозы и увеличение модификаций Sia, воспроизводя in vivo паттерн гликозилирования стареющих эпидермальных стволовых клеток. Кроме того, их пониженная способность к пролиферации предполагает, что эти изменения могут отражать уменьшающуюся способность стареющих эпидермальных стволовых клеток к пролиферации.
Профессор Айко Сада, в настоящее время главный исследователь в Университете Кумамото, и профессор Хироаки Татено из AIST, соавторы-корреспонденты, объясняют значение своих результатов. «Наша работа в целом направлена на изучение дисфункции стволовых клеток, особенно в стареющей коже. Будущие достижения могут помочь управлять кожными заболеваниями на уровне стволовых клеток, включая возрастные дегенеративные изменения, нарушение заживления ран и рак."