С возрастом в организме происходят изменения, которые затрагивают не только отдельные органы, но и кровеносную систему. Внутренняя оболочка сосудов состоит из особых клеток, регулирующих кровоток, обмен веществ с окружающими тканями и реакцию на повреждения. Однако механизмы старения этих клеток до сих пор изучены недостаточно. О том, какие изменения происходят в сосудах с возрастом и почему они могут влиять на их способность к восстановлению, — в материале «Известий».
Как ученые изучили старение сосудов
Международная группа исследователей под руководством Лауры де Рой из Центра молекулярной медицины CeMM Австрийской академии наук создала первую комплексную карту старения эндотелиальных клеток человека. Эти клетки образуют внутреннюю выстилку кровеносных сосудов и участвуют в регулировании кровотока, контроле обмена веществ между кровью и тканями и восстановлении после повреждений.
Для анализа ученые объединили данные 34 ранее опубликованных исследований. В общей сложности они изучили активность генов более чем в 375 тыс. клеток, полученных из 290 образцов 12 типов тканей человека. Работа была опубликована в журнале Nature Aging.
Исследователи сосредоточились на тканях, которые были классифицированы как здоровые или не имеющие диагностированных заболеваний. Это позволило искать молекулярные изменения, связанные именно со старением, а не преимущественно с уже развившимися болезнями.
Почему сосуды могут терять способность к восстановлению
Одним из важных наблюдений стали изменения в клетках, выстилающих вены. Такие клетки могут участвовать в образовании новых сосудистых ответвлений, необходимых для обновления кровеносной сети. Однако у людей старшего возраста исследователи обнаружили снижение активности нескольких генов, связанных с формированием кровеносных сосудов.
Это может частично объяснять, почему с возрастом способность сосудистой системы к обновлению ослабевает. При этом ученые не измеряли непосредственно способность сосудов к восстановлению, поэтому выявленную связь нельзя считать прямым доказательством ухудшения этого процесса. В нескольких типах тканей исследователи также обнаружили повышение активности генов, связанных с воспалением и клеточным старением. В таком состоянии клетки прекращают делиться, но при этом могут влиять на окружающие ткани.
Как клетки реагируют на изменения окружающей среды
Эндотелиальные клетки постоянно воспринимают механические воздействия, связанные с движением крови и свойствами окружающих тканей. Затем они преобразуют эти сигналы в биологические реакции. Анализ показал, что с возрастом меняется активность генов, участвующих в этом процессе.
Дополнительные эксперименты с тканями человеческой кожи выявили еще одну особенность: у пожилых доноров белок YAP чаще обнаруживался внутри ядер эндотелиальных клеток. Он помогает клеткам реагировать на механические воздействия. Однако значение этого изменения пока не ясно. Исследователям предстоит выяснить, помогает ли повышение активности YAP клеткам приспосабливаться к возрастным изменениям или, напротив, способствует ухудшению работы сосудов.
Ученые также изучили группу генов, связанных с белком p21, который способен замедлять или останавливать деление клеток. Сопоставление результатов с данными лабораторных экспериментов и моделей ускоренного старения у мышей подтвердило связь этих генов с клеточным старением. При этом они участвуют и в реакции на стресс, и в формировании сосудов, поэтому по их активности нельзя однозначно определить, какие клетки окончательно утратили способность делиться.
Исследование показало, что возрастные изменения эндотелиальных клеток неодинаковы в разных участках сосудистой системы. Как отметила первый автор работы Сара Добнер, изучение клеток из различных тканей позволило выявить закономерности, которые могли остаться незамеченными при анализе отдельных органов или типов клеток.
Созданная карта позволяет исследователям изучать молекулярные изменения в сосудах разных органов. Вместе с работой также представили интерактивный ресурс, который должен помочь специалистам исследовать полученные данные и определять направления для будущих экспериментов.
У исследования есть ограничения. Ученые сравнивали данные людей разного возраста, но не наблюдали за изменениями в организме одних и тех же участников на протяжении жизни. Кроме того, сведения об образе жизни доноров и истории их заболеваний были неполными, что ограничивает возможности интерпретации результатов.
Поэтому пока нельзя однозначно определить, какие из обнаруженных изменений непосредственно приводят к ухудшению работы сосудов, а какие представляют собой адаптацию клеток к меняющимся условиям. Как подчеркнула руководитель исследования Лаура де Рой, созданная карта дает возможность изучать старение сосудов в разных частях организма, а не рассматривать все кровеносные сосуды как единую систему с одинаковыми изменениями.
Авторы рассчитывают, что дальнейшее изучение этих процессов поможет лучше понять механизмы возрастных изменений сосудистой системы и определить перспективные направления будущих исследований.