Punerea în pauză a celulelor stem

Punerea în pauză a celulelor stem

O colonie de celule stem embrionare, din linia celulară H9 (cod NIH: WA09). Vizualizat la 10X cu luneta Carl Zeiss Axiovert. (Celulele din fundal sunt celule fibroblaste de șoarece. Numai colonia din centru sunt celule stem embrionare umane) Credit: Ryddragyn / Wikipedia

Oamenii au copii mai târziu decât oricând. Vârsta medie a noilor părinți din Statele Unite a crescut de cel puțin jumătate de secol.

Dar timpul este greu pentru corpurile noastre și pentru sistemele noastre reproductive. De exemplu, pe măsură ce animalele îmbătrânesc, celulele noastre stem sunt mai puțin eficiente în reînnoirea țesuturilor. Acest lucru este valabil mai ales pentru celulele stem germinale, care se transformă în spermatozoizi și ovule.

Dacă ar exista o modalitate de a întrerupe acest proces?

Biologii de la UC Santa Barbara au publicat un studiu despre capacitatea muștelor de fructe de a prelungi longevitatea celulelor lor stem germinale. Hârtia, lansată în Comunicarea naturii, descrie un proces care oprește producția de ouă la muștele femele. Oamenii de știință au descoperit că aproape fiecare pas a fost pus în așteptare, extinzând viabilitatea celulelor stem. Perspectivele ar putea informa viitoarele descoperiri medicale.

„Suntem interesați de prelungirea duratei de viață a celulelor stem, în general, și a celulelor stem din linia germinativă feminină, în special”, a spus autorul principal Denise Montell, profesor Duggan și profesor distins la Departamentul de Biologie Moleculară, Celulară și Dezvoltare.

Când muștele de fructe ies în forma lor adultă în condiții reci și întunecate, ele intră într-o stare de repaus numită diapauză. Este un răspuns sezonier de a economisi energie pentru reproducere atunci când succesul este mai probabil: în perioadele mai calde ale anului. Diapauza poate dubla durata de viață a unei muște și poate prelungi semnificativ perioada reproductivă a acestora. Muștele aflate în diapauză mănâncă mai puțin, sunt mai puțin active și își suspendă procesele de reproducere; cu toate acestea, ei nu hibernează de fapt.

Oamenii de știință au investigat acest fenomen înainte, dar mai ales dintr-o perspectivă comportamentală. „Asta este noutatea acestui studiu”, a spus Montell. „Ne uitam în detaliu la biologia celulară, care sa dovedit a fi foarte interesantă”.

„Studiarea acestui proces în detaliu ne poate oferi indicii despre cum să încetinim îmbătrânirea celulelor stem”, a adăugat autorul principal Sreesankar Easwaran, un om de știință al proiectului în cadrul Montell Lab.

Femelele muște aflate sub stres vor întrerupe oogeneza – producția de celule ouă – într-un anumit stadiu al dezvoltării ouălor. Montell, Easwaran și echipa lor au găsit acest lucru și în timpul diapauzei, dar a depășit doar această etapă. Oprirea oogenezei a fost mult mai completă în timpul diapauzei decât în ​​alte situații stresante, cum ar fi atunci când erau prezenți prădători sau proteinele erau rare. Nu numai că arestarea a fost mai completă, dar și recuperarea capacității de reproducere a fost mai puternică.

Dacă creșterea celulelor de ou este ca și cum ați instala un nou software, atunci răspunsul la stres este ca și cum ați întrerupe descărcarea pentru a vă ocupa de o comisie. În schimb, diapauză este ca și cum ați renunța la instalare și a reporni procesul la un moment ulterior.

„Unul dintre motivele pentru care arestarea este atât de completă este că fiecare etapă de dezvoltare a fost suspendată”, a explicat Montell. De exemplu, o celulă stem germinativă se va împărți în mod normal în două celule fiice. Una dintre acestea continuă să se împartă pentru a deveni un ou, în timp ce cealaltă rămâne o celulă stem, gata să repete procesul mai târziu.

Echipa a descoperit că, în diapauză, acest proces este înghețat chiar înainte ca celulele fiice să se strângă unele de altele în stadiul cunoscut sub numele de citokineză. Celulele unite au două nuclee distincte, dar rămân atașate. Acest lucru se rezolvă odată ce condițiile favorabile revin și musca iese din diapauză.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, o acumulare de leziuni ale ADN-ului care a activat P53, o proteină din punct de control cu ​​daune genetice care împiedică replicarea unei celule. Celulele au, de obicei, o cantitate stabilită de potențial de replicare: „Ele se pot împărți doar de atâtea ori înainte să obosească și să renunțe”, a spus Montell. Prin prevenirea replicării, P53 păstrează potențialul celulei respective de a se repara și de a relua diviziunea mai târziu.

Montell și Easwaran erau curioși dacă ar putea sparge acest sistem pentru a prelungi longevitatea celulelor stem din linia germinativă în condiții normale. Au vizat o moleculă numită hormon juvenil. Acest compus joacă un rol în producția de ouă, iar cercetătorii au descoperit că nivelurile sale au fost reduse în timpul diapauzei.

Ei au îndepărtat celulele care creează hormonul juvenil, care au oprit producția de ouă, iar apoi au reintrodus hormonul în hrana animalelor șase săptămâni mai târziu. Ei au descoperit că eliminarea temporară a hormonului a extins potențialul de reproducere al muștelor, similar cu diapauza, iar producția de ouă s-a restabilit atunci când compusul a fost reintrodus.

Montell a subliniat că acesta este doar începutul investigației lor asupra unor fenomene precum diapauză, iar rezultatele ar putea găsi aplicații în medicina umană. „Știm că este posibil să găsim lucruri în organisme foarte simple care sunt adevărate și la oameni”, a spus ea. De exemplu, cercetările ei privind motilitatea celulară la muștele fructelor au devenit un model puternic pentru modul în care cancerele se răspândesc în tot corpul.

„Avem o subvenție a Institutului Național pentru Îmbătrânire pentru a studia acest proces de diapauză, deoarece agenția este absolut convinsă că acest tip de studiu fundamental la un animal simplu ne poate spune lucruri care se dovedesc a fi adevărate la oameni”, a spus ea.

Easwaran este și el convins. „Rezultatele pe care le arătăm în lucrare ar putea ajuta la reducerea bolilor sau afecțiunilor legate de vârstă”, a spus el, „ajutându-ne să îmbătrânim cu grație”.


Studiul genetic descoperă indicii pentru a explica modul în care killifish oprește îmbătrânirea în timpul diapauzei


Mai multe informatii:

Sreesankar Easwaran și colab., Longevitatea sporită a celulelor stem liniei germinale în diapauza de Drosophila, Comunicarea naturii (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-28347-z

Furnizat de
Universitatea din California – Santa Barbara

Citare:
Punerea în pauză a celulelor stem (2022, 3 martie)
preluat la 4 martie 2022
de la https://phys.org/news/2022-03-stem-cells.html

Acest document este supus dreptului de autor. În afară de orice tranzacție echitabilă în scopul studiului sau cercetării private, nr
parte poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este oferit doar în scop informativ.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.