Το είδος σαλαμάνδρας που μελετήθηκε από την ομάδα του Yoon: σαλαμάνδρα με κόκκινες κηλίδες Notophthalmus viridescens. Μελετώντας τις σαλαμάνδρες, οι οποίες έχουν αξιοσημείωτες αναγεννητικές ικανότητες, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η παρουσία γηρασμένων κυττάρων επιταχύνει τη διαδικασία αναγέννησης των άκρων. Τα κύτταρα εκκρίνουν παράγοντες που δίνουν σήμα στις ώριμες μυϊκές ίνες να μετατραπούν σε πρώην μυϊκά κύτταρα, γεγονός που προάγει την αναγέννηση. Αυτό το εύρημα θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν γιατί οι άνθρωποι έχουν περιορισμένες δυνατότητες αναγέννησης και πιθανώς να αναπτύξουν νέες θεραπείες για ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία. Πίστωση: Maximina Yun
Οι επιστήμονες έχουν δείξει ότι τα λεγόμενα γηρασμένα κύτταρα, δηλαδή τα κύτταρα που έχουν σταματήσει οριστικά να διαιρούνται, προάγουν την παραγωγή νέων μυϊκών κυττάρων για την προώθηση της αναγέννησης των χαμένων άκρων στις σαλαμάνδρες.
Τα γηρασμένα κύτταρα, που σχετίζονται με τη γήρανση και τις ασθένειες, μπορεί να έχουν αναγεννητικές ιδιότητες. Μελετώντας τις σαλαμάνδρες, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα γηρασμένα κύτταρα επιταχύνουν την αναγέννηση των άκρων δίνοντας σήμα στις μυϊκές ίνες να αποδιαφοροποιηθούν, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεραπείες για ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία.
Τα γηρασμένα κύτταρα είναι κύτταρα που έχουν σταματήσει οριστικά να διαιρούνται ως απόκριση στο κυτταρικό στρες αλλά δεν έχουν πεθάνει. Καθώς οι οργανισμοί γερνούν, ο αριθμός των γηρασμένων κυττάρων στο σώμα αυξάνεται. Αυτή η συσσώρευση θεωρείται σήμερα σήμα κατατεθέν της γήρανσης και έχει συνδεθεί με μια ποικιλία ασθενειών, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου. Ωστόσο, η πραγματική φύση αυτών των κυττάρων μπορεί να είναι πιο περίπλοκη και να εξαρτάται από το πλαίσιο.
Ένας αυξανόμενος όγκος στοιχείων υποδηλώνει ότι τα γηρασμένα κύτταρα μπορεί επίσης να έχουν ευεργετικά αποτελέσματα, όπως η επούλωση πληγών ή η πρόληψη της δημιουργίας ουλών στους ιστούς. “Πριν από μερικά χρόνια, η ομάδα μας διαπίστωσε ότι τα γηρασμένα κύτταρα ήταν παρόντα σε βασικά στάδια της αναγέννησης των άκρων της σαλαμάνδρας. Είναι ενδιαφέρον ότι άλλες ομάδες στη συνέχεια βρήκαν αυτά τα κύτταρα σε άλλα πλαίσια αναγέννησης, συμπεριλαμβανομένων των θηλαστικών. Επομένως, θέλαμε να δούμε αν αυτά τα κύτταρα συμβάλλουν με οποιονδήποτε τρόπο μπορεί να αναγεννηθεί», εξηγεί η Δρ Maximina Jön, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας στο Κέντρο Αναγεννητικών Θεραπειών της Δρέσδης (CRTD) και της ομάδας Physics of Excellence (PoL) στο TU Dresden και στο Ινστιτούτο Max Planck στο[{” attribute=””>Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG).
Senescent Cells Promote Regeneration
The researchers in Yun’s group study salamanders. These animals have unique regeneration abilities and are able to re-grow many organs of their bodies, including lost limbs. “Salamander limb regeneration is a fascinating process. In a matter of weeks, they re-grow a fully functional limb,” explains Dr. Yun.
To check if the presence of senescent cells influences the limb regeneration process, researchers in the Yun group found a way to modulate the number of senescent cells in the wound. The team observed that the presence of senescent cells enhanced the regeneration process.
“When more senescent cells were present in the wound, the animals developed a larger regeneration bud, or – as we call it – blastema. This is a collection of cells that are going to form all the needed tissues in the new limb. The larger the blastema, the more cells are there to regrow the limb and the quicker the regeneration process. The presence of senescent cells seemed to ‘fuel’ the regeneration process,” Dr. Yun says.
“Zombie” Signaling Promotes New Muscle Cells
Looking more closely at the blastema with and without the influence of the senescent cells, the Yun team uncovered a new mechanism that enhances the regeneration process and found that the presence of senescent cells increased the number of regenerating muscle cells. They showed that senescent cells secrete factors that stimulate nearby muscle tissue to take a developmental step back and produce new muscle.
“Our results show that senescent cells use cell-cell communication to influence the regeneration process. They secrete molecules that signal to mature muscle fibers to dedifferentiate into muscle progenitor cells. These cells can multiply themselves as well as differentiate into new muscle cells, thereby enhancing the regeneration process. This signaling appears to be an important part of promoting regeneration,” says Dr. Yun.
For now, the group focused on muscle, one of the most important tissues in the regenerating limb. However, the team is already investigating whether senescent cell signaling also contributes to the regeneration of other tissues.
Lessons From the Salamanders
Yun’s group is working with salamanders to study regeneration and aging processes. “Salamanders are one of the few animal species that seem to defy the natural aging process. They do not develop typical signs of aging and do not accumulate age-related diseases such as cancer. They also have extraordinary healing abilities,” says Dr. Yun. The animals can regenerate almost any organ in their body.
Studying salamanders is helping Dr. Yun and her colleagues at the CRTD understand the principles of the regeneration process and, in the long run, may help solve the puzzle of why humans have very limited regenerative abilities.
Reference: “Senescent cells enhance newt limb regeneration by promoting muscle dedifferentiation” by Hannah E. Walters, Konstantin E. Troyanovskiy, Alwin M. Graf and Maximina H. Yun, 6 April 2023, Aging Cell.
DOI: 10.1111/acel.13826
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”