Короткочасне обмеження калорій посилює функцію стовбурових клітин скелетних м’язів

Массіміліано Серлетті

2 Відділ стовбурових клітин та регенеративної біології, Гарвардський університет, Гарвардський інститут стовбурових клітин, 7 Divinity Ave., Кембридж, Массачусетс 02138

3 Центр діабету Джослін, One Joslin Place, Бостон, Массачусетс 02215

Молодий К. Джанг

3 Центр діабету Джослін, One Joslin Place, Бостон, Массачусетс 02215

Лідія В.С. Фінлі

4 Кафедра клітинної біології, Гарвардська медична школа, Бостон, Массачусетс 02115

Марсія К. Хейгіс

4 Кафедра клітинної біології, Гарвардська медична школа, Бостон, Массачусетс 02115

Емі Дж. Веджерс

1 Медичний інститут Говарда Хьюза

3 Центр діабету Джослін, One Joslin Place, Бостон, Массачусетс 02215

Пов’язані дані

РЕЗЮМЕ

Обмеження калорій (CR) продовжує тривалість життя та покращує вікові патології у більшості досліджуваних видів; проте механізми, що лежать в основі цих ефектів, залишаються незрозумілими. Використовуючи скелетні м’язи миші як модель, ми показуємо, що CR частково діє, посилюючи функцію тканиноспецифічних стовбурових клітин. Навіть короткочасні CR значно покращують доступність та активність стовбурових клітин у м’язах молодих та старих тварин, спільно зі збільшенням кількості мітохондрій та індукцією збережених регуляторів метаболізму та довголіття. Більше того, покращений ендогенний відновлення м’язів та CR, ініційований у тварин-донорів або реципієнтів, покращили внесок донорських клітин у регенерацію м’язів після трансплантації. Ці дослідження вказують на те, що метаболічні фактори відіграють вирішальну роль у регулюванні функції стовбурових клітин і що ця регуляція може впливати на ефективність відновлення після травми та приживлення трансплантованих клітин.

Обмеження калорій (CR) - це дієтичне втручання, яке продовжує тривалість життя та затримує, запобігає або зменшує тяжкість вікових патологій у багатьох видів та тканин (Ahmet et al., 2005; Hursting et al., 2003; Russell and Kahn, 2007). Дійсно, тварини, що відповідають віку, які протягом усього життя дотримуються дієти зі зниженою калорійністю, виявляють менше злоякісних новоутворень, посилюють когнітивні та рухові функції та знижують частоту діабету в порівнянні з контрольними тваринами, яким дозволяється їжа за необхідністю. Попередні дослідження в системі кровотворення гризунів (Ertl et al., 2008) припускають, що обмеження калорій протягом усього життя може підтримувати функцію стовбурових клітин, яка, як правило, знижується з віком, але чи може короткочасна ХР у здорових молодих тварин посилити функцію стовбура тканини осередків не було адресовано. Більше того, вплив CR на тварин-реципієнтів на ефективність приживлення стовбурових клітин залишається невідомим. Відповіді на обидва ці запитання можуть допомогти поліпшити націлювання та трансплантацію стовбурових клітин для терапії та висвітлити нормальні метаболічні регулятори функції стовбурових клітин тканини та вікові фактори, які зазвичай погіршують цю функцію (Rossi et al., 2008).

Щоб вивчити вплив CR на загальну частоту та міогенну активність стовбурових клітин скелетних м’язів, ми очистили ці клітини від молодих мишей C57BL/6, вирощених спочатку на контрольній дієті, а потім перейшли на CR у віці 2 місяців або у віці C57BL/6 мишей, у яких CR ініціювали у віці 18 місяців. В обох випадках, після 12 тижнів CR (1 тиждень при обмеженні 20% та 11 тижнів при 40% (рис. S1A), тварин жертвували для аналізу FACS та аналізів міогенезу для порівняння частоти та активності супутникових клітин у їх м’язах з тими, що Вражаюче, що як молоді, так і вікові тварини (тепер у віці 5 або 21 місяців відповідно), які зазнали короткочасного CR, демонстрували суттєво підвищену частоту експресії Pax7 (малюнки 1A, B та S2A, B) ( Рисунок 1D) супутникові клітини, виявлені за допомогою аналізу FACS. Загальний вихід супутникових клітин (на грам зібраного м’яза), який можна було відновити після сортування клітин, також був збільшений для CR м’язів (малюнки 1C та S2C). Частота супутникових клітин була підтверджена фарбуванням ядер Pax7 + на ізольованих міоволокнах, що продемонструвало