Исследователи обнаружили редкий пример, когда организм млекопитающих лучше функционирует в пожилом возрасте. Команда из Пенсильванского университета обнаружила, что в кожных ранах у мышей возраст увеличивает регенерацию тканей и уменьшает образование рубцов. Те же выводы были подтверждены в исследованиях тканей человека. Их результаты опубликуют 25 сентября в журнале Cell Reports.
Организмы заживляют раны с помощью двух различных процессов: рубцевания или регенерации тканей. Заживление ран приводит к образованию рубцов. Регенерация тканей приводит к возвращению первоначальной структуры ткани и отсутствию образования рубцов. Млекопитающие обычно восстанавливают поврежденные ткани путем заживления ран. Когда кожа молодых мышей подвергалась травмам, образовался рубец. Команда Пенна обнаружила, что, когда кожа пожилых мышей подвергалась травмам, их кожные раны заживали без шрамов. Они смогли определить молекулярный механизм, приводящий к этим возрастным изменениям.
"Многие дерматологи и пластические хирурги заметили, что пожилые люди заживляют свои хирургические раны более тонкими шрамами, но почему и как это происходит, не совсем понятно," говорит старший автор Томас Х. Люнг. "Я увидел в этом возможность изучить, как старение обычно влияет на толщину рубца. Если бы мы могли понять этот механизм, возможно, мы могли бы применить эти принципы для регенерации кожи человека."
Чтобы определить механизм, они обратились к хорошо зарекомендовавшей себя методике парабиоза, при которой две разные мыши хирургическим путем соединяются, чтобы иметь общую систему кровообращения. После соединения кожа уха мыши была повреждена.
"Мы проводили этот эксперимент много раз и обнаружили, что старая мышь заживала свои раны, как молодая мышь; старая кожа тоже больше не регенерируется," объясняет Люн. "Это позволило нам предположить, что у молодой мыши есть циркулирующий в крови фактор, который способствует образованию рубцов и предотвращает регенерацию тканей."
Чтобы определить циркулирующий фактор, команда из Пенсильвании использовала геномные исследования для сравнения поврежденной кожи молодых и пожилых мышей. Они сосредоточились только на генах циркулирующих белков и быстро сосредоточились на факторе-1, производном от стромы (SDF1), который, как ранее было показано, играет роль в регенерации тканей кожи, легких и печени.
Чтобы доказать, что SDF1 может быть причинным фактором, они разработали мышь, у которой не было SDF1 только в коже. Когда функция SDF1 в коже была устранена, даже молодые мыши начали восстанавливать кожу, ведя себя в этом смысле как старые мыши.
Команда также узнала, что другой белок, EZH2, модифицирует ДНК в гене SDF1 и предотвращает активацию гена. "По мере старения мышей мы обнаруживали больше EZH2 в гене SDF1," Люнг объясняет. Используя лекарство для блокирования функции EZH2 у пожилых мышей, они увидели, что эти мыши восстановили индукцию SDF1 и потеряли способность регенерировать свою кожу.
Те же результаты были замечены на коже человека. Как и у мышей, повреждение кожи у молодых людей запускает выработку SDF1 и уменьшается в коже пожилого человека. "Это подтверждает, что то, что мы видели у мышей, полностью повторяется у людей," Люн говорит. "Мы провели несколько дополнительных экспериментов, чтобы показать, что EZH2 также является причиной потери индукции SDF1 между молодой и старой кожей. В этом случае кожа мыши и человека вела себя одинаково."
Леунг предполагает, что образование рубцов у молодых мышей эволюционно предпочтительнее, а качество доминирует над скоростью. Регенерация тканей – это медленный процесс, требующий месяц для восстановления повреждений кожи по сравнению с 3-5 днями для образования рубцов. "Будучи молодым животным, хотелось бы, чтобы травма зажила как можно быстрее, чтобы выжить, чтобы сразиться в другой день, поэтому вы будете терпеть несовершенное заживление для более быстрой реакции," он говорит.
В настоящее время исследователи планируют клинические испытания препарата плериксафор, существующего одобренного FDA ингибитора SDF1, чтобы проверить его эффективность в предотвращении образования рубцов у людей. Они надеются, что этот подход может быть полезен при многих типах повреждений тканей человека, включая генетическое заболевание буллезный эпидермолиз, чрезвычайно изнурительное заболевание, вызывающее образование волдырей, или у ожоговых пациентов.