干细胞过早老化或过度工作可能是慢性肺病的主要因素

肺部疾病胸片

干细胞过早老化或过度工作是慢性肺病的重要因素吗?刚刚公布的一项研究结果干细胞转化医学(SCTM)说这是可能的。

该研究确定气道上皮组织的反复损伤会导致气道干细胞的“生物老化”。“这早衰的气管支气管的干细胞(tsc)反过来可能导致慢性肺部疾病,”解释了苏珊·d·雷诺兹博士,全国儿童医院的哥伦布,俄亥俄州和联合首席调查员的新的研究以及Moumita Ghosh博士,科罗拉多大学医学院的安舒茨医学校园。

上皮组织遍布全身。其功能包括保护、分泌、吸收、排泄、过滤、扩散和感觉接受。以往的研究表明,上皮细胞自我更新和分化的能力随着时间的推移而下降,这些变化降低了再生能力。这种功能的丧失可能导致组织特异性干细胞及其家庭组织在生物学上比其实际年龄更老。(实足年龄是指出生后的年数,而生理年龄则是影响身体机能的外部因素。)

气管支气管组织特异性干细胞的生物学老化

气管支气管组织特异性干细胞(TSC)及其营养单元假分层导气管上皮的生物学老化每一种损伤都会激活TSC的一个亚群,使其增殖并最终分化。因此,每个损伤周期都会耗尽TSC库,许多损伤会损害上皮细胞的再生。随着时间的推移,生物年龄超过了实足年龄,增加了患慢性肺病的风险。信贷:AlphaMed出版社

先前的研究也表明,至少在两种慢性肺病中,肺细胞的生物学年龄大于其实际年龄,即特发性肺纤维化(IPF)和慢性阻塞性肺疾病(COPD)。“这些工作将加速衰老确定为一种新的肺部疾病过程;然而,利用这些信息来开发治疗患者的新疗法,需要更好地理解实时性衰老和增加生物年龄的因素,”雷诺兹博士说。这是这项最新工作的目标。

生物老化与端粒缩短有关。端粒位于染色体的末端,可以防止遗传信息的丢失DNA复制。它们在细胞分裂时缩短,以响应正常的细胞周转或损伤诱导的细胞死亡。

在早期的研究中,dr。Reynolds, Ghosh和他们的团队挑战了TSC在个人生活中保持其功能的想法。相反,他们认为,TSCs的重复增殖导致它们在生理上衰老并丧失功能能力——他们的研究结果支持了这一理论。

“在我们最新的研究中,”Ghosh博士说,“我们改进了这个概念,表明损伤只激活了老鼠TSC种群的一小部分,并表明这个过程保守了不活跃亚群的有丝分裂潜能。”(有丝分裂是细胞分裂和繁殖的过程。)

在小鼠暴露于萘(一种常用于蛾球和蛾制造的芳香烃)后,他们使用染色质标记和流式细胞术确定损伤激活了TSC的一个子集,在上皮修复后继续增殖。第二次萘暴露加速了TSC的增殖。

当研究人员研究这一现象发生的原因时,他们发现一组新的TSCs被激活,并负责上皮细胞的再生。因此,他们得出结论,部分活化的TSC池保存了剩余的TSC的有丝分裂潜能。

他们对小鼠TSC的分析也表明,大多数激活的TSC(96%)不会自我更新,而是产生单电位基底细胞——最终的TSC后代——因此,从TSC池中丢失。

总而言之,Ghosh博士指出,“这些小鼠研究表明,损伤导致TSC池的选择性激活,激活的TSC易于进一步增殖。这也证明了TSCs的激活状态会导致最终分化。”

接下来,研究小组分析了人类TSCs的端粒长度,使用的是患有先天性角化障碍(Dyskeratosis Congenita, DC)的人捐赠的支气管和鼻腔细胞。先天性角化障碍是一种罕见的早衰疾病,由端粒突变引起。作为对照组,他们还研究了健康人群捐赠的TSCs。

就像小鼠一样,在人类体内的重复增殖也导致了TSC的末端分化和TSC池的枯竭。雷诺兹博士补充说:“与非DC对照组相比,DC患者的TSC频率显著降低,DC患者中未检测到长寿命TSC, DC患者的TSC端粒较短。”

“总的来说,这些来自小鼠和人类TSC研究的数据表明,许多损伤/修复周期降低了上皮的修复潜力,这种下降的幅度取决于每次损伤激活的TSC的数量。这些研究确定TSC的生物老化是一个可能导致慢性肺病发展的过程,”研究人员总结道。

“这项最新研究为我们所知的慢性肺病的发展增加了更多的科学知识,”Anthony Atala医学博士说干细胞转化医学维克森林再生医学研究所主任。“更好地理解干细胞的生物老化,可能会在某一天导致新的治疗和疗法。”

参考文献:“反复损伤促进气管支气管组织干细胞的磨损”干细胞转化医学
DOI: 10.1002 / sctm.21 - 0032

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