Старение тканей организма: найден способ усмирить опасные клетки без их полного уничтожения

Исследователи обнаружили механизм, который заставляет стареющие клетки организма поддерживать хроническое воспаление через метаболические пути митохондрий. Работа показала, что блокировка одного из транспортных белков снижает активность воспалительных генов, что позволяет подавить вредное воздействие таких клеток, не уничтожая их полностью. Результаты получены в ходе лабораторного анализа клеточных механизмов, и для подтверждения эффективности подхода на живых организмах потребуются дополнительные исследования.

Механизм работы "зомби-клеток"

С возрастом в организме накапливаются сенесцентные клетки, которые часто называют "зомби-клетками". Они перестают делиться, но остаются метаболически активными. Главная проблема заключается в том, что такие клетки выделяют смесь воспалительных молекул, известную как сенесцентный секреторный фенотип (SASP). Этот процесс способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний, нейродегенерации и рака.

Традиционно наука искала способы полностью уничтожить такие клетки. Однако команда из Mayo Clinic и Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute предложила иную стратегию: не убивать клетки, а "выключить" их способность вызывать воспаление.

Двухстадийный путь воспаления

Анализ показал, что запуск воспалительных генов в стареющих клетках происходит в два этапа. Первый этап связан с поврежденными митохондриями — энергетическими станциями клетки. Они начинают "протекать", выбрасывая в цитоплазму фрагменты митохондриальной ДНК и РНК. Эти молекулы распознаются иммунной системой как сигнал тревоги, что запускает первичную воспалительную реакцию.

Однако исследователи выяснили, что одного иммунного сигнала недостаточно для полноценной активации генов. Требуется второй, метаболический сигнал в виде молекулы ацетил-КоА, которая производится в митохондриях. В сенесцентных клетках уровень ацетил-КоА повышен, что приводит к эпигенетическим модификациям — химическим изменениям, которые не меняют саму последовательность ДНК, но делают воспалительные гены более доступными для считывания.

"Воспалительная сигнализация сама по себе недостаточна. Клеткам также нужен метаболический сигнал от митохондрий, который меняет способ активации воспалительных генов", — отметил биофизик Алексей Корнилов.

Точка вмешательства: белок SLC25A1

Авторы работы определили конкретное звено, через которое можно управлять этим процессом — транспортный белок SLC25A1. Он отвечает за перемещение цитрата в митохондрии, что в дальнейшем обеспечивает синтез ацетил-КоА.

Блокировка SLC25A1 привела к снижению доступного ацетил-КоА. В результате эпигенетические "переключатели" не срабатывали, и воспалительные гены оставались неактивными, даже если первичные иммунные сигналы (ДНК и РНК из митохондрий) продолжали поступать. Это означает, что воспаление можно приглушить, воздействуя на метаболизм, а не на иммунный ответ.

Таблица демонстрирует зависимость воспаления от двух разных факторов: сигнала тревоги и метаболического разрешения. Блокировка SLC25A1 разрывает эту связь на втором этапе.

Граница вывода и ограничения

Работа описывает фундаментальный механизм взаимодействия митохондрий и эпигенетики. Однако важно понимать, что результат получен в рамках исследования клеточных путей. В материале не приводятся данные о клинических испытаниях на людях или долгосрочных эффектах блокировки белка SLC25A1 в целом организме.

Поскольку SLC25A1 участвует в базовых метаболических процессах, его подавление может повлиять на функции здоровых клеток. Вопрос о том, можно ли воздействовать на этот белок избирательно только в "зомби-клетках", остается открытым.

Исследование добавляет новое понимание того, как старение клеток вызывает системное воспаление, и предлагает альтернативу полному уничтожению сенесцентных клеток. Главным ограничением остается необходимость проверки селективности этого метода в живых системах. Подробности работы опубликованы в журнале Nature первоисточник исследования.