Ключевую роль в заживлении переломов играют периостальные мезенхимальные стволовые клетки — они находятся в надкостнице и при повреждении кости активно делятся, превращаясь в костную ткань. Однако с возрастом их эффективность падает.
Команда из Государственной ключевой лаборатории заболеваний полости рта обнаружила, что в митохондриях этих клеток с возрастом накапливаются так называемые митохондриальные G-квадруплексы (mtG4) — необычные вторичные структуры ДНК, которые не должны присутствовать в большом количестве в здоровых клетках.
Накопление mtG4 нарушает нормальную работу митохондрий: снижается выработка энергии, нарастают повреждения самих митохондрий, и, что самое важное, активируются пути клеточного старения (сенесценса). В результате стволовые клетки теряют способность эффективно превращаться в кость. Вместо этого они начинают формировать хрящ, что является одним из ключевых признаков плохого заживления костных дефектов.
Ученые пошли дальше: они искусственно вызвали накопление mtG4 у молодых мышей — и те начали демонстрировать старческие нарушения заживления костей. Это прямо подтвердило причинно-следственную связь.
Мы идентифицировали митохондриальные G-квадруплексы как ключевой фактор дисфункции стволовых клеток в стареющей кости, который напрямую ухудшает способность организма восстанавливать скелетные повреждения
Важно, что снижение уровня mtG4 сохраняло функцию стволовых клеток и улучшало регенеративный потенциал. Это делает mtG4 не только биомаркером старения, но и многообещающей терапевтической мишенью. В перспективе возможно создание препаратов, которые будут разрушать или предотвращать накопление этих структур.
«Наши результаты показывают, что воздействие на эти митохондриальные структуры ДНК может помочь восстановить функцию стволовых клеток и открыть новые пути для улучшения заживления костей у пожилых людей», — добавил профессор Юй.
В краткосрочной перспективе открытие позволит выявлять пациентов с высоким риском плохого срастания переломов и подбирать персонализированное лечение. В долгосрочной — создавать таргетные сенолитические терапии, которые выборочно удаляют или омолаживают дисфункциональные стареющие клетки, не затрагивая здоровые ткани.
Работа не только объясняет механизм старения костной ткани, но и дает принципиально новую основу для понимания дегенерации тканей при старении в целом, открывая путь к терапиям, способным восстановить способность к заживлению переломов у пожилых. Результаты опубликованы в научном журнале Bone Research.
Ранее Наука Mail рассказывала об открытии неизвестных факторов старения стволовых клеток.
