骨髓干细胞老化的青春源泉

随着年龄的增长,我们的骨骼变得越来越薄,我们更容易骨折,骨质疏松症等疾病也会发生。罪魁祸首之一是骨髓中老化的干细胞,它们在补充骨骼方面不再有效。

来自科隆大学麦克斯普朗克衰老生物学研究所和CCEAD研究所老龄化研究小组的研究人员已经发现,这些干细胞的表观基因组随着年龄的变化而变化。他们能够通过添加醋酸盐来逆转分离干细胞的这些变化。这种表观基因组的再生治疗对于骨质疏松症等疾病的治疗非常重要。

老年人的表观遗传改变增加骨质疏松和骨折的风险

随着年龄的增长,我们的骨骼变得越来越薄,我们更容易骨折,骨质疏松症等骨病也更容易发生。一个负责任的机制涉及骨髓干细胞功能受损,这是维持骨骼完整性所必需的。科隆大学Max普朗克衰老生物学研究所和CCEAD研究所老龄化研究小组的研究人员已经表明,衰老过程中干细胞功能的减少是由于表观基因组的变化。他们能够通过添加醋酸盐来逆转分离干细胞的这些变化。这种表观基因组的青春源泉可能对骨质疏松症等疾病的治疗非常重要。

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,从而控制了DNA的获取。Peter Tessarz的科隆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,可以生成不同类型的细胞,如软骨、骨骼和脂肪细胞。

衰老干细胞的表观遗传学变化

“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堆积在骨髓中。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,”该研究的第一作者安德洛machi Pouikli解释说。“我们可以看到表观基因组随着年龄的增长而发生显著变化。对骨骼生成很重要的基因受到了特别的影响。”

表观基因组再生

研究人员随后调查了干细胞的表观基因组是否可以再生。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个构建块,酶可以附着在组蛋白上,增加对基因的访问,从而提高它们的活性。Pouikli说:“这种疗法令人印象深刻地使表观基因组再生,提高了干细胞的活性,并导致骨细胞的更高产量。”。

为了阐明表观基因组的这种变化是否也可能是老年人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骨髓间充质干细胞。同样患有骨质疏松症的老年患者的细胞显示出与先前在小鼠身上观察到的相同的表观遗传学变化。

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,但是,我们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对某些细胞非常特定。”然而,已经有干细胞治疗骨质疏松症的首次经验。这种醋酸盐治疗在这种情况下也能起作用。然而,为了排除可能的风险和副作用,我们仍然需要更详细地调查它对整个有机体的影响,”领导这项研究的彼得·特萨尔解释道。

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Peter Tessarz博士,Peter.Tessarz(at)age.mpg.de

原始出版物:

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
柠檬酸盐载体降解导致的染色质重塑损害老年间充质干细胞的成骨
自然老化,9月13日
https://www.nature.com/articles/s43587-021-00105-8

http://www.age.mpg.de

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马伦·伯格霍夫博士通讯
马克斯-普朗克研究所für Alterns生物学

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