Любое физическое перенапряжение ведет к повреждению мышечных клеток, которые со временем замещаются новыми, появляющимися в результате деления стволовых клеток. Однако в стареющем организме клетки гибнут быстрее, чем появляются новые. Атрофия мышечной ткани может развиваться и при различных заболеваниях, таких как рак и мышечная дистрофия. Утрата мышечной ткани ухудшает состояния здоровья в целом, поэтому фармацевтические компании активно работают над созданием новых препаратов, стимулирующих рост мышечной массы без отрицательных побочных эффектов, характерных для анаболических стероидов.
Свой подход предложили ученые, работающие под руководством доктора Ирины Конбой (Irina Conboy). Они утверждают, что вернуть молодость стареющим мышцам могут манипуляции над стволовыми клетками. Путем изменения одного из молекулярных механизмов им удалось заставить стволовые клетки мышечной ткани старых мышей продуцировать новые мышечные волокна так же хорошо, как это происходит в молодом организме.
В более ранней работе авторы продемонстрировали, что помещение стареющих стволовых клеток в культуру, содержащую сосудистую и мышечную ткани молодого организма, стимулирует их способность формировать новые клетки. И наоборот, оказалось, что стареющая ткань приводит к преждевременному старению молодых стволовых клеток и значительному замедлению их деления. Исследователи предположили, что входящие в состав молодой и старой ткани стволовые клетки получают разные химические сигналы, манипуляции над которыми позволят вернуть молодость стареющей ткани.
В экспериментах на мышах исследователи установили, что стареющая мышечная ткань синтезирует повышенное количество трансформирующего фактора роста-бета (TGF-beta), способность которого подавлять рост мышц известна давно. С помощью метода РНК-интерференции они блокировали гены, участвующие в сигнальном механизме с TGF-beta. После этого молодым и старым животным вводили небольшие дозы змеиного яда, мгновенно убивающего мышечные клетки.
Проведенная через 5 дней оценка показала, что у молодых животных происходило активное замещение поврежденных мышечных клеток новыми. Но тот же уровень регенерации наблюдался и у старых животных экспериментальной группы, в то время как у старых животных группы контроля на месте повреждений происходило разрастание фибробластов и формирование рубцовой ткани.
Авторы считают, что управление опосредуемым TGF-beta сигнальным механизмом можно использовать для лечения возрастной атрофии мышц. Однако они подчеркивают, что полное блокирование этого механизма чревато серьезными побочными эффектами. Поэтому крайне важно найти приемлемый баланс между активностью TGF-beta и еще одного белка — Notch, известного своей способностью омолаживать стареющие ткани.
Оба белка связываются с одним и тем же рецептором на поверхности стволовых клеток и являются естественными конкурентами. Для физиологически молодого организма характерен высокий уровень Notch и низкий — TGF-beta, а в старости это соотношение меняется на противоположное. Изменения уровней этих белков однозначно связано с процессом старения, однако причины и механизмы этого пока неясны.
О современных взглядах на процесс старения и на возможности найти радикальные средства омоложения читайте в статье «Мечты о бессмертии».