Cercetătorii elimină celulele senescente embrionice, provocând defecte neurovasculare severe
Barierile de protecție ale organismului, cum ar fi cele din creier, joacă un rol crucial. Acestea, inclusiv bariera sânge-creier și bariera sânge-lichid cerebrospinal, sunt formate din celule specializate care permit accesul nutrienților esențiali, respingând în același timp toxinele și patogenii din circulația sanguină. Deși funcțiile acestor bariere sunt cunoscute, modul în care sunt construite în timpul dezvoltării este mai puțin investigat.
Un studiu recent realizat de cercetători de la Universitatea din California, San Diego, publicat în revista Cell, a descoperit un contributor cheie: celulele senescente. De obicei asociate cu îmbătrânirea și bolile, aceste celule par să ajute la construirea și susținerea barierelor de protecție ale creierului în timpul dezvoltării.
În centrul noilor descoperiri se află o înțelegere în evoluție a celulelor senescente, adesea denumite „celule zombie”, deoarece nu mai pot să se dividă, dar nu mor complet. Aceste celule se acumulează odată cu înaintarea în vârstă și au fost legate de disfuncții tisulare, inflamație cronică și declin cognitiv, făcându-le un obiectiv atractiv pentru terapiile menite să încetinească procesul de îmbătrânire.
Cu toate acestea, studiile recente au arătat că celulele senescente nu sunt strict legate de îmbătrânire și boli. Cercetătorii au identificat celule senescente care apar temporar în embrionii de șoarece și care joacă roluri în dezvoltarea membrelor și a rinichilor. Alte studii au descoperit că aceste celule au un rol temporar în vindecarea rănilor, sugerând că pot fi benefice în anumite contexte. Aceasta a dus la ideea că senescența poate fi utilă atunci când este temporară, dar dăunătoare când persistă.
Cercetările din laboratorul profesorului asistent Hiruy Meharena sugerează că celulele senescente au roluri neobservate anterior în dezvoltarea creierului. Studiind creierele în dezvoltare ale șoarecilor, cercetătoarea Ashley Watson a identificat celule senescente care apar în momente distincte în timpul formării a două sisteme critice de barieră cerebrală: bariera sânge-creier și bariera sânge-lichid cerebrospinal.
„Am constatat că aceste stări asociate senescenței apar în tipuri celulare foarte specializate și în momente precise ale dezvoltării cerebrale, sugerând că acestea pot îndeplini roluri specializate în construirea barierelor de protecție ale creierului”, a declarat Watson.
Cercetătorii au utilizat o varietate de metode în cadrul studiului, inclusiv secvențierea ARN-ului la nivel de celulă unică, imagistică și trasare a liniei genetice. Au descoperit că trei tipuri de celule intră într-o stare senescentă în timpul dezvoltării: celulele endoteliale vasculare, macrofagele rezidente din creier și celulele epiteliale plexului choroid. Aceste celule contribuie la formarea barierelor de protecție ale creierului în moduri diferite.
Celulele endoteliale vasculare și macrofagele rezidente din creier au apărut doar temporar în timpul creșterii și remodelării vaselor de sânge embrionare care formează bariera sânge-creier. În contrast, celulele epiteliale ale plexului choroid, care produc lichidul cerebrospinal și formează bariera sânge-lichid cerebrospinal, au păstrat caracteristici ale senescenței mult timp după dezvoltare și au rămas prezente până în perioada adultă.
„Aceasta a fost una dintre cele mai neașteptate descoperiri”, a afirmat Meharena. „Senescența dezvoltamentală a fost în general văzută ca un proces temporar. Aici, am identificat o populație de celule din creier care pare să mențină caracteristici asociate senescenței bine în maturitate. Acest studiu arată că senescența poate lua multe forme diferite în creier, în funcție de tipul celular și de stadiul dezvoltării.”
Pentru a testa dacă aceste celule erau funcțional importante, cercetătorii au eliminat celulele senescente în timpul dezvoltării embrionare. Embrionii de șoarece lipsiți de aceste celule au dezvoltat anomalii în formarea barierei cerebrale și în echilibrul lichidelor, ceea ce indică faptul că celulele asociate senescenței contribuie la dezvoltarea normală a creierului.
„Ce ne-a surprins cel mai mult a fost că senescența nu era un singur stadiu. Arăta foarte diferit în funcție de tipurile de celule și părea să îndeplinească funcții distincte, în funcție de locul și momentul în care apărea”, a spus Watson. „Mai mult, celulele nu acționau independent. Senescența părea să ajute diferite tipuri de celule să colaboreze pentru a construi și, în unele cazuri, a menține barierele de protecție ale creierului.”
Cercetătorii studiază acum modul în care senescența și procesele conexe se desfășoară în bolile cerebrale.
