Как кроветворные стволовые клетки сохраняют свой пожизненный потенциал к самообновлению
Ученые из Немецкого центра исследования рака (DKFZ) и Гейдельбергского института технологий стволовых клеток и экспериментальной медицины (HI-STEM) обнаружили у мышей молекулярный механизм, который поддерживает способность стволовых клеток крови к самообновлению на протяжении всей жизни.
Ключевая роль покоя и ниши
- Способность к самообновлению — ключевое свойство стволовых клеток, позволяющее им поддерживать свой пул.
- Кроветворные стволовые клетки большую часть времени находятся в состоянии глубокого покоя (дремоты), что защищает их от повреждений ДНК и рака.
- Покой является предпосылкой для их уникальной способности к самообновлению. Без самообновления нет и рака, так как раковые клетки также обладают этим свойством.
Молекулярный механизм: рецептор Neo-1 и сигнал netrin-1
Исследователи обнаружили, что:
- Рецептор neogenin-1 (Neo-1) в больших количествах присутствует на поверхности покоящихся стволовых клеток крови мышей. Его отключение приводило к потере покоя, утрате способности к самообновлению и преждевременному истощению кроветворной системы.
- Сигнальная молекула netrin-1 — это активатор рецептора Neo-1. Она производится эндотелиальными клетками, выстилающими мелкие кровеносные сосуды в костном мозге, которые являются частью стволовой ниши.
- Отключение производства netrin-1 в нише лишало стволовые клетки способности к самообновлению. Увеличение производства netrin-1, наоборот, усиливало их покой.
Старение и угасание функции
С возрастом структура костного мозга меняется: мелкие кровеносные сосуды дегенерируют, что сопровождается потерей netrin-1.
- Стволовые клетки пытаются компенсировать это, увеличивая образование рецептора Neo-1.
- Однако с возрастом этой компенсации становится недостаточно, и кроветворная система постепенно теряет способность к самообновлению.
- Результат — ослабление иммунной системы в пожилом возрасте.
Вывод: Клетки сосудистой ниши (эндотелиальные клетки), продуцирующие netrin-1, играют центральную роль в поддержании функции стволовых клеток, их способности к самообновлению и, следовательно, здоровья организма. Возрастное угасание этой функции связано с деградацией ниши и потерей ключевого сигнала.