Primul atlas al celulelor endoteliale umane cartografiază îmbătrânirea vaselor de sânge
Un grup internațional de cercetare condus de Laura de Rooij de la CeMM Research Center for Molecular Medicine al Academiei Austriece de Științe a realizat primul atlas cuprinzător al îmbătrânirii vasculare, numit Human Aging Endothelial Cell Atlas.
Scopul acestui studiu a fost de a înțelege cum se modifică celulele endoteliale, care căptușesc interiorul vaselor de sânge, pe parcursul vieții. Analizând datele referitoare la activitatea genelor din peste 375.000 de celule umane, provenind din 290 de probe și 12 țesuturi, cercetătorii au descoperit că îmbătrânirea afectează diferite părți ale sistemului vascular în moduri distincte.
Studiul, publicat în revista Nature Aging, oferă noi perspective asupra proceselor biologice care stau la baza îmbătrânirii vasculare, reprezentând totodată o resursă valoroasă pentru cercetările viitoare în domeniul bolilor legate de vârstă și repararea vasculară.
Vasele de sânge constituie o rețea vastă care transportă sângele prin organism, livrând oxigen, nutrienți și alte substanțe esențiale. Celulele endoteliale, care se află pe pereții interiori ai acestor vase, reglează fluxul sanguin și controlează ceea ce pătrunde în țesuturile înconjurătoare. Cu toate acestea, pe măsură ce îmbătrânim, acest sistem fin reglat poate deveni disfuncțional, crescând riscul de boli cardiovasculare.
Deși celulele endoteliale sunt esențiale pentru funcția vasculară și a organelor, ele sunt adesea neglijate în studiile despre îmbătrânire. Astfel, întrebările legate de ceea ce se întâmplă în interiorul acestor celule pe măsură ce îmbătrânim și de ce funcția lor se poate deteriora rămân adesea neexplorate. Laura de Rooij și echipa sa au decis să analizeze activitatea genelor în celulele endoteliale individuale, o abordare denumită analiză la nivel de celulă unică, care permite observarea activității genelor în fiecare celulă și cum aceasta se schimbă odată cu vârsta.
În cadrul acestui studiu, echipa a combinat datele din 34 de studii existente, acoperind peste 375.000 de celule din 290 de probe, concentrându-se pe țesuturi considerate sănătoase, pentru a identifica modificările moleculare asociate cu îmbătrânirea. Rezultatul este Human Aging Endothelial Cell Atlas, o resursă care permite cercetătorilor să observe cum diferite populații de celule vasculare se schimbă în organismul uman.
O observație interesantă a fost legată de celulele care căptușesc venele. Acestea pot genera ramuri care se dezvoltă în noi vase de sânge, un aspect important al reînnoirii vasculare. Însă, la persoanele în vârstă, activitatea anumitor gene implicate în formarea vaselor a fost redusă, ceea ce ar putea explica de ce vasele de sânge devin mai puțin capabile să se reînnoiască odată cu îmbătrânirea.
Printre descoperirile semnificative s-a numărat și constatarea că îmbătrânirea endotelială nu este uniformă în întregul sistem vascular. Prin analiza datelor din diferite țesuturi, cercetătorii au putut identifica tipare care ar fi putut fi omise prin studierea organelor individuale.
Un alt aspect descoperit a fost modul în care celulele endoteliale reacționează la mediul lor fizic. Aceste celule percep constant forțele sângelui în mișcare și materialul din jurul lor, traductând semnalele mecanice în răspunsuri biologice. Atlasul a relevat modificări legate de vârstă în genele implicate în acest proces. Experimentele realizate pe pielea umană au arătat că o proteină numită YAP, care ajută celulele să răspundă la forțele mecanice, era mai frecvent găsită în nucleele celulelor endoteliale de la donatori mai în vârstă.
De asemenea, cercetătorii au identificat un grup de gene asociate cu p21, o proteină care poate încetini sau opri diviziunea celulară. Compararea cu celulele endoteliale cultivate în laborator și modelele de șoareci cu îmbătrânire accelerată a susținut o legătură cu senescența celulară. Totuși, din cauza faptului că aceste gene participă și la răspunsurile la stres și la creșterea vaselor, ele nu pot distinge în mod fiabil între celulele senescente permanent și cele care răspund la alte provocări asociate cu vârsta.
Human Aging Endothelial Cell Atlas oferă cercetătorilor o nouă resursă pentru a explora modul în care vasele de sânge îmbătrânesc în diferite țesuturi. Un portal interactiv asociat cu studiul va ajuta la investigarea acestor modificări moleculare și la identificarea direcțiilor promițătoare pentru experimentele viitoare. Totuși, studiul are limitări, deoarece compară persoane de vârste diferite, fără a urmări indivizi de-a lungul timpului, iar informațiile incomplete despre stilul de viață și istoricul medical al donatorilor limitează concluziile.
În ciuda acestor aspecte, atlasul subliniază că îmbătrânirea vasculară nu este uniformă. Unele modificări pot contribui la funcția în scădere, în timp ce altele ar putea reprezenta încercările organismului de a se proteja. Înțelegerea acestor diferențe va fi esențială pentru descoperirea modalităților prin care am putea ajuta vasele de sânge să rămână sănătoase pentru o perioadă mai lungă.
„Ce mă entuziasmează în legătură cu acest atlas este că ne oferă o modalitate de a explora îmbătrânirea vasculară în întregul corp uman, în loc să tratăm toate vasele de sânge ca și cum ar îmbătrâni în același mod. Acum avem o resursă care ne ajută să investigăm ce modificări însoțesc îmbătrânirea endotelială, care pot contribui la funcția vasculară în scădere și care ar putea reflecta modul în care celulele endoteliale se adaptează la mediul lor în schimbare”, conchide Laura de Rooij, subliniind implicațiile mai largi ale studiului.
