Биологические часы регулируют активизацию стволовых клеток

Опубликовано: 16.05.2020

Новый анализ, проведенный недавно учеными, показывает роль ежедневных биологических часов (циркадные ритмы) в регенеративной способности стволовых клеток кожи. Нарушение этого ритма приводит к преждевременному старению ткани, увеличивая вероятность развития опухолей кожи. Правильное восстановление биологических часов увеличивает долгосрочную регенеративную способность ткани и уменьшает вероятность развития опухолей.

Стволовые клетки, как известно, регулируют замену клеток в тканях. В случае с кожей, они несут ответственность за непрерывное производство новых клеток, заменяющих те, которые повреждаются ежедневно. Правильная функция стволовых клеток необходима для поддержания здоровой ткани на протяжении всей жизни организма. Кожа изо дня в день подвергается воздействию таких вредных веществ как, например, ультрафиолетовый свет в дневные часы, а также различных патогенов как, например, бактерии и вирусы. Основной функцией кожи является защита организма от этих потенциальных опасностей, поэтому она представляет собой некий непроницаемый барьер, отделяющий наш организм от внешнего мира.

Исследователи в ходе анализа обнаружили, что поведение стволовых клеток кожи регулируется внутренними биологическими часами, и, что правильная функция этих часов необходима для поддержания здоровья ткани. Эти часы регулируют поведение стволовых клеток таким образом, чтобы, например, в самый пик подверженности дневному свету, клетки могли защитить себя от вредного излучения (основная причина развития рака кожи), тогда как вечером и ночью они могли путем деления регенерировать ткань, заменяя поврежденные клетки здоровыми. Таким образом, биологические часы позволяют клеткам делиться в то время, когда кожа больше не подвержена возможным повреждениям, а значит и накоплениям мутаций в ДНК, что приводит к утрате регенеративной способности или более высокому риску развития опухолей.

Гены Bmal1 и Period1/2 отвечают за контроль этого ритма и регулируют регенеративную деятельность или отдых клеток. Путем генетической манипуляции обоих генов, исследователи показали, что нарушение биологических часов в стволовых клетках кожи препятствует осуществлению нужной функции в нужное время клетками, что может вызвать долгосрочные проблемы, связанные со старением клеток и генерацией ткани. Более того, нарушение ритма также значительно увеличивает вероятность развития рака кожи, тип рака, который является одним из наиболее распространенных в индустриализованных обществах.

Биологические часы (обычно известные как «циркадный ритм») систематизируют все наши биологические функции согласно естественным циклам дня и ночи, которым мы подвержены на ежедневной основе. Результаты исследователей из центра Centre for Genomic Regulation показывают, что регенерация кожи, процесс, предохраняющий кожу от старения и развития опухолей, также тесно связан с этими ритмами.

По мере того, как мы стареем, точность этих биологических часов постепенно сбивается в виду изменений, происходящих в нашем привычном распорядке дня, особенно у тех людей, которые подвержены постоянным расстройствам биоритмов в связи с перелётом через несколько часовых поясов. Исследователи считают, что это может, в конечном счете, вызвать нарушение регенеративной способности наших тканей и последующее старения, а, кроме того, высокий риск развития опухолей.

Больше исследований нужно будет провести в будущем, чтобы понять, почему биологические часы теряют свою точность по мере того, как мы стареем, и возможно ли настроить работу часов на «новый» лад, чтобы замедлить процесс дегенерации ткани и уменьшить вероятность развития опухолей.