使骨髓中的干细胞衰老的不老泉

随着年龄的增长,我们的骨骼变得更薄,我们更容易骨折,并可能发生骨质疏松症等疾病。罪魁祸首之一是骨髓中的老化干细胞,这些干细胞不再有效地补充骨骼。

来自马克斯·普朗克衰老生物学研究所和科隆大学CECAD老龄研究卓越集群的研究人员现在已经表明,这些干细胞的表观基因组随着年龄的变化而变化。通过添加醋酸盐,他们能够逆转分离干细胞的这些变化。这种针对表观基因组的年轻化疗法可能对治疗骨质疏松症等疾病很重要。

老年时的表观遗传变化会增加骨质疏松和骨折的风险

随着年龄的增长,我们的骨骼变得更薄,我们更容易骨折,骨质疏松症等骨骼疾病也更容易发生。一种负责的机制是骨髓干细胞功能受损,而骨髓干细胞是维持骨骼完整性所必需的。来自马克斯·普朗克衰老生物学研究所和科隆大学CECAD老龄研究卓越集群的研究人员现在已经表明,随着年龄增长干细胞功能的减少是由于其表观基因组的变化。通过添加醋酸盐,他们能够逆转分离干细胞的这些变化。表观基因组的青春之泉可能会成为治疗骨质疏松症等疾病的重要手段。

一段时间以来,研究人员一直将表观遗传学视为衰老过程的一个原因。表观遗传学研究的是基因信息和染色体的变化,这些变化不会改变基因本身的序列,但会影响它们的活动。一种可能是被称为组蛋白的蛋白质发生了变化,组蛋白将DNA包裹在我们的细胞中,从而控制对DNA的访问。来自科隆的Peter Tessarz研究小组现在已经研究了间充质干细胞的表观基因组。这些干细胞存在于骨髓中,可以产生不同类型的细胞,如软骨细胞、骨骼细胞和脂肪细胞。

衰老干细胞的表观遗传变化

“我们想知道,为什么随着我们年龄的增长,这些干细胞产生的用于骨骼发育和维护的物质越来越少,导致越来越多的脂肪在骨髓中积累。为了做到这一点,我们比较了年轻和年老老鼠干细胞的表观基因组,”该研究的第一作者Andromachi Pouikli解释说。“我们可以看到,表观基因组随着年龄的增长发生了显著变化。对骨骼产生很重要的基因尤其会受到影响。”

表观基因组的再生

研究人员随后调查了干细胞的表观基因组是否可以恢复活力。为了做到这一点,他们用含有醋酸钠的营养液处理从小鼠骨髓中分离出来的干细胞。细胞将醋酸盐转化为一种建筑材料,酶可以附着在组蛋白上,增加对基因的接触,从而提高基因的活性。Pouikli说:“这种治疗方法令人印象深刻地使表观基因组恢复活力,提高干细胞活性,并导致更高的骨细胞产量。”

为了弄清这种表观基因组的变化是否也可能是人类老年骨折或骨质疏松风险增加的原因,研究人员研究了髋关节手术后患者的人类间充质干细胞。同样患有骨质疏松症的老年患者的细胞显示出与之前在小鼠中观察到的相同的表观遗传变化。

治疗骨质疏松症的新方法?

“醋酸钠也可以作为一种食品添加剂,然而,不建议以这种形式使用它来治疗骨质疏松症,因为我们观察到的效果是特定的细胞。然而,干细胞治疗骨质疏松症已经有了初步的经验。这种醋酸盐的治疗方法也可以在这种情况下发挥作用。然而,为了排除可能的风险和副作用,我们仍然需要对整个生物体的影响进行更详细的调查,”领导这项研究的彼得·泰萨尔解释说。

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Peter Tessarz博士,Peter . Tessarz (at)age

Originalpublikation:

Andromachi Pouikli, Swati Parekh, Monika Maleszewska, Chrysa Nikopoulou, Maarouf Baghdadi, Ignacio Tripodi, Kat Folz-Donahue, Yvonne Hinze, Andrea Mesaros, David Hoey, Patrick Giavalisco, Robin Dowell, Linda Partridge和Peter Tessarz
柠檬酸载体降解导致的染色质重塑损害了老年间充质干细胞的成骨
自然衰老,9月13日
https://www.nature.com/articles/s43587-021-00105-8

http://www.age.mpg.de

媒体接触

玛伦·伯格霍夫博士
马普研究所für生物学研究

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