נמצא כי פלזמה צעירה של עכברים הופכת את ההזדקנות בעכברים מבוגרים

מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת הזדקנות הטבע מדווח כי שלפוחיות חוץ-תאיות קטנות (sEVs) בפלזמה מעכברים צעירים מנוגדות להזדקנות קיימת.

לימוד: שלפוחיות חוץ-תאיות קטנות מפלסמה צעירה הופכות את הירידה התפקודית הקשורה לגיל על ידי שיפור חילוף החומרים באנרגיה המיטוכונדריאלית. קרדיט תמונה: תמונת קרקע / Shutterstock.com

האם ניתן להפוך את ההזדקנות?

מחקרים עדכניים הוכיחו שדם מעכברים צעירים יכול להצעיר את המוח, הכבד, העצם, שרירי השלד, הלבלב והלב של עכברים מבוגרים על ידי חיבור מערכות הדם שלהם באמצעות פרביוזה הטרוכרונית. באופן דומה, עירוי פלזמה יכול לשחזר את הפנוטיפים הניתנים על ידי חילופי דם בפרביוזה הטרוכרונית.

מאמצים אינטנסיביים לזהות את גורמי הפלזמה המעורבים בהיפוך ליקויים הקשורים לגיל הובילו לגילוי של גורמים התחדשות, פרו-צעירים או אנטי-אייג'ינג; עם זאת, מנגנוני הפעולה שלהם נותרו לא ברורים.

לגבי המחקר

EVs הם שלפוחיות קרומיות בגודל ננו שמסתובבות בכל זרם הדם ומשמשות כשליחים בין-תאיים על ידי החלפת מטענים בין תאים. במחקר הנוכחי, החוקרים בחנו את ההשפעות המחדשות של sEVs.

החוקרים טיהרו בתחילה sEVs מעכברים זכרים צעירים ומבוגרים בני חודשיים ו-20 חודשים, בהתאמה. לאחר מכן הוערכו sEVs פלזמה צעירים על יכולתם להגדיל את תוחלת החיים של עכברים ישנים. עכברים מבוגרים קיבלו נפח שווה של sEVs פלזמה צעירים תוך ורידי או מלוחים מלוחים בפוספט (PBS) פעם בשבוע עד למוות.

ממצאי המחקר

מתן sEV צעיר העלה משמעותית את ציון מדד השבריריות ואת תוחלת החיים החציונית של עכברים מבוגרים ב-12.4%. יתר על כן, הגיל הביולוגי המשוער של עכברים שטופלו ב-sEV היה 15.1 חודשים, בהשוואה לגילם הכרונולוגי של 24 חודשים.

טיפול עם sEVs צעירים שיפר את רמות הטסטוסטרון, ספירת זרע, תנועתיות ושלמות כרומטין הזרע, כמו גם ירידה בפיצול ה-DNA של הזרע. עכברים נקבות פוריות הזדווגו עם עכברים צעירים או מבוגרים, ולאחר מכן בדיקה ויזואלית של השתלת עוברים 4.5 ימים לאחר מכן.

הזדווגות עם זכרים צעירים הובילה ל-7.7 אתרי השתלה/נקבות בהריון, בעוד עכברים מבוגרים לא הצליחו להקים אתרי השתלה. עם זאת, טיפול בעכברים מבוגרים עם sEVs צעירים שיפר משמעותית את פגמי הפוריות, עם 3.4 אתרים/נקבה בהריון.

לעכברים זכרים מבוגרים (20 חודשים) הוזרקו לווריד 200 μl של PBS או sEVs צעירים (חודשיים) פעם בשבוע, והם נוטרו כדי לקבוע את זמן ההישרדות או הפיזיולוגיה של כל הגוף. עכברים זכרים צעירים (חודשיים) הוזרקו בו זמנית עם PBS כדי לשמש קבוצת ביקורת. אעקומות הישרדות קפלן-מאייר בכל קבוצה (n = 8-9). בתמונות מייצגות של עכברים בכל קבוצה לאחר 7 חודשי טיפול. גציוני מדד השבריריות הממוצעים בכל קבוצה לאחר 4 חודשי טיפול (n = 10). ד,הספירת זרע ותנועתיות בכל קבוצה (n=5). ו,ז, מספר אתרי ההשתלה הנראים כרצועות כחולות ברחם של נקבות עכברים שהזדווגו עם העכברים הזכרים מכל קבוצה. מוצגות תמונות מייצגות (חצים אדומים מציינים אתרי השתלה) ונתונים כמותיים (n = 3 עבור PBS → Young; n = 5 עבור אחר). חמספר הצאצאים שנולדו על ידי העכברים הזכרים בכל קבוצה (n = 5). אנימדידות קלוריות עקיפות של O₂ צריכה, CO₂ שחרור, ייצור חום ופעילות תנועתית בכל קבוצה (n = 5 עבור PBS → Young; n = 6 עבור אחר). י–ל, מדידות אקו-קרדיוגרפיות של ממדי לב ומדדי תפקוד הלב בכל קבוצה. מוצגים נציגי M-mode echocardiographs וערכים כמותיים של מסת LV ו-EF (n = 8). M–o, ניתוח מיקרו-CT של המיקרו-ארכיטקטורה הטרבקולרית של עצם הירך הפרוקסימלית בכל קבוצה. מוצגות תמונות תלת מימד מייצגות של עצם הירך הפרוקסימלית וערכים כמותיים של BV/TV ו-Tb.N (n = 8). ע–ר, ניתוחים מורפומטריים מבוססי MRI של ההיפוקמפוס והקורטקס בכל קבוצה. מוצגת סריקת MRI מייצגת של פרוסה, ויחסי הנפח (היפוקמפוס/מוח שלם וקורטקס/מוח שלם) חושבו (n=8). המשמעות נקבעה באמצעות מבחן ה-log-rank in א ושימוש ב-ANOVA חד כיווני ואחריו מבחן ההשוואה המרובה של דאנט ב ג–ה, ז–אני, ק, ל, נ, o, ש ו ר. *P < 0.05, **P < 0.01 ו-***P < 0.005.

לאחר הזדווגות מתמשכת במשך חודש אחד, זכרים צעירים ומבוגרים הולידו שמונה וארבעה גורים/מלטה, בהתאמה. יתר על כן, טיפול בעכברים מבוגרים עם sEVs צעירים הוליד כמעט כמו הרבה גורים כמו זכרים צעירים.

עכברים מבוגרים שטופלו ב-sEVs צעירים הפגינו גם צריכת חמצן וייצור פחמן דו חמצני גבוהים יותר מאשר מקבלי PBS, ובכך מרמזים על שחזור חלקי של הבריאות המטבולית לרמות של עכברים צעירים. הטיפול גם שיפר משמעותית את הפרמטרים של אקו לב וארכיטקטורת העצם בעכברים מבוגרים. הדמיית תהודה מגנטית (MRI) הראתה ניוון קליפת המוח בעכברים מבוגרים, שהצטמצמה לאחר טיפול ב-sEVs צעירים.

עכברים מבוגרים הפגינו פעילות מוגברת של β-galactosidase (SA-β-gal) בטחול, בכליות, בכבד, בריאות, באשך ובהיפוקמפוס בהשוואה לעכברים צעירים. עם זאת, טיפול בעכברים מבוגרים עם sEVs צעירים, אפילו במשך שבועיים, הוביל לירידה מהירה ברמות SA-β-gal באיברים אלו.

טיפול sEV צעיר גם החזיר את רמות מיני החמצן התגובתי התוך תאי (ROS) בעכברים מבוגרים לאלו שנצפו בעכברים צעירים וחיסל את הצטברות עודפי תוצרי הקצה המתקדמים של גליקציה. ניתוחים פרוטאומיים הצביעו על כך ש-sEVs צעירים עשויים להפוך שינויים ניווניים הקשורים לגיל ולהפעיל השפעות התחדשות.

החוקרים גם העריכו את ההשפעות של טיפול עם sEVs שבודדו מבני אדם צעירים על ליקויים הקשורים לגיל בעכברים. לשם כך, טיפול בעכברים מבוגרים עם sEVs מבני אדם צעירים שיפר ביעילות את החסרים הקוגניטיביים שלהם, שיפר את יכולת הסיבולת ותמך בהתאוששות של פעילות המיטוכונדריה בשריר.

בעוד sEVs מעבירים ביעילות חומצות גרעין, חלבונים ושומנים, רוב המחקרים התמקדו במרכיב החומצה הריבונוקלאית (RNA) של sEVs, במיוחד microRNAs (miRNAs). כדי להבהיר את התפקיד של מירנאים מסוימים בפלסמה sEVs, הביטוי הדיפרנציאלי של miRNA הוערך בפלזמה בין עכברים צעירים וקשישים באמצעות רצף עמוק של RNA קטן.

ניסויים נוספים זיהו מטענים מייצגים של miRNA של sEVs צעירים ומבוגרים. ליתר דיוק, miR-455-3p, miR-144-3p ו-miR-149-5p ייצגו את המצב הצעיר, ואילו miR-34a-5p, miR-29a-3p ו-miR-29c-3p ייצגו את המצב המבוגר. ראוי לציין, כי קולטן γ coactivator γ coactivator 1 α (PGC-1α) המופעל על ידי פרוקסיזום היה יעד נפוץ המווסת באופן שלילי על ידי miR-34a-5p, miR-29a-3p ו-miR-29c-3p.

יתר על כן, miR-455-3p, miR-144-3p ו-miR-149-5p יכולים להיות ממריצים עקיפים של PGC-1α, מכיוון שגני המטרה שלהם במורד הזרם מראים מתאם הפוך עם PGC-1α. עכברים מבוגרים הפגינו רמות מופחתות משמעותית של ביטוי PGC-1α בשריר ובהיפוקמפוס בהשוואה לעכברים צעירים, וטיפול sEV צעיר בעכברים מבוגרים הגביר את הביטוי שלו.

השתקת PGC-1α באמצעות RNA מפריע קטן (siRNA) הפחיתה משמעותית את היתרונות שנצפו בטיפול sEV צעיר בנשימה מיטוכונדריאלית. מחקרים נוספים אישרו כי miR-455-3p, miR-144-3p ו-miR-149-5p ב-sEVs צעירים היו הצערת miRNAs, ואילו miR-34a-5p, miR-29a-3p ו-miR-29c-3p בגילאים sEVs היו miRNAs פרו-הזדקנות.

מסקנות

מתן חוזר של sEVs צעירים שיפר את התפקוד הפיזיולוגי ואת הביצועים הפיזיים של עכברים מבוגרים. בטווח הקצר, טיפול sEV צעיר שיפר במהירות את כל הגוף. לעומת זאת, טיפול sEV צעיר החייא את הביצועים והמאפיינים של רקמות מיושנות לרמות שנצפו בעכברים צעירים לאורך תקופות ארוכות יותר.

יחד, ממצאי המחקר מצביעים על כך ש-sEVs צעירים יכולים להוביל להזדמנויות מבטיחות להצעיר רקמות מזדקנות ולשפר את הרווחה ואת תוחלת החיים.