노화의 줄기세포 이론

Stem cell theory of aging

노화의 줄기세포 이론은 노화 과정이 다양한 종류의 줄기세포가 조직의 원래 기능을 유지할 수 있는 기능적 분화된 세포로 유기체의 조직을 계속해서 보충할 수 없는 결과라고 가정한다.유전물질의 손상과 오류 축적은 연령에 관계없이 시스템에 항상 문제가 된다.젊은 층의 줄기세포 수는 노년층보다 매우 많으므로 노년층과는 반대로 젊은이들 사이에서는 더 좋고 효율적인 대체 메커니즘을 만들어 낸다.즉 노화는 손상 증가의 문제가 아니라 줄기 세포 수가 줄어 교체하지 못하는 문제다.줄기 세포는 수가 감소하고, 생식선이나 림프선, 골수선 등으로 분화하는 능력을 상실하는 경향이 있다.

줄기세포 풀의 동적 균형을 유지하기 위해서는 몇 가지 조건이 필요하다.호밍(See neich)과 함께 확산과 정숙을 균형 있게 조절하고 조혈모세포의 자가 재생은 줄기세포 풀 유지의 요소인 반면 분화, 동원, 노쇠는 해로운 요소들이다.이러한 해로운 영향들은 결국 사멸을 일으킬 것이다.

또한 줄기세포의 치료적 사용과 장기 및 조직을 보충하는 능력에 관한 몇 가지 난제가 있다.첫째, 서로 다른 세포들은 동일한 줄기세포에서 유래되었음에도 불구하고 다른 수명을 가질 수 있다(T-세포와 적혈구 참조). 이는 수명이 짧은 세포와 반대로 수명이 긴 세포에서 노화가 다르게 일어날 수 있다는 것을 의미한다.또한 체세포를 교체하기 위한 지속적인 노력은 줄기세포의 소진을 야기할 수 있다.[1]

리서치

이 이론의 지지자들 중 일부는 노만 E이다. 샤플리스, 로널드 A. 데피노, 휴버워너, 알레산드로 테스토리 등.워너는 허친슨 길퍼드 증후군의 인간 사례와 가속화된 노화의 마우스 모델을 분석한 결과 이런 결론을 내렸다.

줄기세포는 신체가 필요로 하는 세포로 변할 것이다.줄기세포는 비줄기세포보다 더 많이 분열돼 있어 피해가 누적되는 경향이 크다.비록 보호 메커니즘을 가지고 있지만, 그들은 여전히 늙고 기능을 잃는다.매튜 R. 월렌팡, 레누카 나약, 스테판 디나르도는 연구에서 이것을 보여주었다.연구결과에 따르면 열충격과의 재조합을 유도해 드로소필라 모델에서 lacZ 유전자로 표시된 남성 GSC를 추적하고 노화에 따른 GSC 수 감소를 관찰할 수 있다.LacZ 유전자로 GSC를 표시하기 위해 플립 재조합(Flp) 매개 재조합을 사용하여 보편적으로 활성화된 튜불린 촉진자에 이어 FRT(Flip Recbinase Target) 사이트와 FRT 사이트가 선행하는 프로모터 없는 LacZ ORF(열린 판독 프레임)를 결합한다.열충격은 재조합으로 인해 분열된 세포에서 Flp 재조합 마커 유전자 발현이 활성화되도록 유도하기 위해 사용된다.따라서 GSC에서 파생된 모든 세포 복제에는 기능성 lacZ 유전자가 표시된다.표시된 세포를 추적함으로써, 그들은 GSC가 노화를 한다는 것을 보여줄 수 있었다.[3]

쥐 모델의 또 다른 연구는 줄기세포가 노화를 하고 그들의 노화가 심부전으로 이어질 수 있다는 것을 보여준다.연구 결과는 당뇨병이 조기 근세포 노화와 사망을 초래하고 함께 근육량 감소에 따른 심근병증 발달을 초래한다는 것을 보여준다.[4]

최근의 연구는 비록 성인 조직 줄기세포가 노화 과정의 핵심 세포 타입이 될 수 있지만, 그것들은 소진되는 것이 아니라 분화율을 감소시킴으로써 기여할 수 있다고 제안했다.이 모델에서는 줄기세포가 분열되지만 분화되지 않을 때 딸 줄기세포를 과잉 생산한다.이 표현형은 유전적 후생유전학적 변화나 유전적 돌연변이에 의해 발생하며, 만년에 유기적 무결성이 감소된 선택하에 있을 때 세포 번호의 동태적 조절을 압도할 수 있는 잠재력을 가진 경우 세포 수준에서 선택될 것이다.[5]

베렌스 [6]외줄기세포 미세환경을 구성하는 줄기세포와 세포의 DNA 손상의 연령 의존적 축적이 최소한 부분적으로 노화와 관련된 줄기세포의 기능장애에 책임이 있다는 증거를 검토했다.

조혈모세포 노화

조혈모세포(HSCs)는 평생 동안 혈액계를 재생하고 동점선을 유지한다.[7]DNA 가닥 균열은 노화 중에 장기간 HSC에 축적된다.[8][9]이러한 축적은 HSC 정지에 따라 달라지는 DNA 수리 및 반응 경로의 광범위한 감쇠와 관련이 있다.[9]DNA 리게아제 4(Lig4)는 비호몰성 엔드 결합(NHEJ)에 의한 이중 스트랜드 파손의 복구에 매우 구체적인 역할을 한다.생쥐의 lig4 결핍은 노화 중에 HSCs의 점진적인 손실을 유발한다.[10]이러한 결과는 NHEJ가 HSC가 시간이 지남에 따라 자신을 유지할 수 있는 능력을 결정하는 핵심 요인임을 시사한다.[10]

모낭 줄기세포 노화

나이가 들면서 탈모의 중요한 측면은 모낭의 노화다.[11]일반적으로 모낭 재생은 각 모낭과 관련된 줄기세포에 의해 유지된다.모낭의 노화는 노화 중에 줄기세포를 재생하는 과정에서 축적되는 DNA 손상에 대한 지속적인 세포 반응에 의해 준비되는 것으로 보인다.[12]이 손상 반응은 모낭 줄기세포의 DNA 손상에 반응하여 중성미 엘라스타아제에 의한 타입 XVII 콜라겐의 단백질 분해를 포함한다.콜라겐의 단백질 분해는 손상된 세포를 제거하고 모낭의 말단소형으로 이어진다.

그 이론에 반하는 증거

알츠하이머병, 말기 신부전, 심장병과 같은 질병은 줄기세포와 관련이 없는 다른 메커니즘에 의해 발생한다.또한 재생불량성빈혈, 완전골수부전 등 조혈모세포와 관련된 일부 질병은 특별히 연령에 의존하지 않는다.재생불량성 빈혈은 종종 특정 약물의 부작용이지만, 그런 점에서 노화의 줄기세포 이론에 대한 증거로 간주될 수는 없다.골수의 세포성은 나이가 들수록 감소하고 대개 100세라는 공식으로 계산할 수 있으며, 이는 노화의 줄기세포 이론과 일치하는 것으로 보인다.[14]Zaucha J.M., Yu C., Mathioudakis G. 등이 발표한 개 연구에서도 줄기세포 이론에 반하는 증거를 보여주고 있다.포유류 모델인 개에서 어린 골수와 늙은 골수의 발육 특성에 대한 실험적 비교는 나이가 들수록 줄기세포 기능이 저하되는 것을 보여주지 못했다.[15]

기타 노화 이론

노화 과정은 다른 이론으로 설명할 수 있다.이것들은 진화론, 분자 이론, 시스템 이론, 세포 이론들이다.노화에 대한 진화론은 1940년대 후반에 처음 제안되었으며 돌연변이(노화의 진화), 일회용 소마, 적대적 플리오트로피 가설의 축적으로 간단히 설명할 수 있다.분자노화론에는 유전자 조절(gene 발현), 코돈 제한, 오류 대재앙, 체세포 돌연변이(유전자 물질 손상의 누적), 이질화(DNA 노화 손상 이론) 등의 현상이 포함된다.시스템 이론에는 노화에 대한 면역학적 접근법, 생활률, 신경내분권 제어 메커니즘의 변경 등이 포함된다.(동방사선 참조).세포 노화 이론은 말단소립 이론, 자유 급진 이론(자유-방사성 노화 이론), 사멸 등으로 분류할 수 있다.노화의 줄기세포 이론도 세포 이론의 하위 범주다.

각주

  1. ^ 스미스 J, A, 다니엘 R. "줄기세포와 노화: 닭-오르-에그 문제?"노화와 질병.2012년 6월, 3권, 3번; 260–268.
  2. ^ Mayo Clinal Proc. 2018년 11월;93(11):1684-1685
  3. ^ Wallenfang MR, Nayak R, DiNardo S (2006). "Dynamics of the male germline stem cell population during aging of Drosophila melanogaster". Aging Cell. 5 (4): 297–304. doi:10.1111/j.1474-9726.2006.00221.x. PMID 16800845. S2CID 23514768.
  4. ^ Rota M, LeCapitaine N, Hosoda T, Boni A, De Angelis A, Padin-Iruegas M, Esposito G, Vitale S, Urbanek K, Casarsa C, Giorgio M, Luscher T, Pelicci P, Anversa P, Leri A, Kajstura J (2006). "Diabetes Promotes Cardiac Stem Cell Aging and Heart Failure, Which Are Prevented by Deletion of the p66shc Gene". Circ. Res. 99 (1): 42–52. doi:10.1161/01.RES.0000231289.63468.08. PMID 16763167.
  5. ^ Bodmer F, Crouch DJ (2020). "Somatic selection of poorly differentiating variant stem cell clones could be a key to human ageing". Journal of Theoretical Biology. 489: 110153. Bibcode:2020JThBi.48910153B. doi:10.1016/j.jtbi.2020.110153. PMID 31935413. S2CID 210814272.
  6. ^ Behrens A, van Deursen JM, Rudolph KL, Schumacher B (2014). "Impact of genomic damage and ageing on stem cell function". Nat. Cell Biol. 16 (3): 201–7. doi:10.1038/ncb2928. PMC 4214082. PMID 24576896.
  7. ^ Mahla RS (2016). "Stem cells application in regenerative medicine and disease threpeutics". International Journal of Cell Biology. 2016 (7): 19. doi:10.1155/2016/6940283. PMC 4969512. PMID 27516776.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 매개변수 사용(링크)
  8. ^ Rossi DJ, Bryder D, Seita J, Nussenzweig A, Hoeijmakers J, Weissman IL (2007). "Deficiencies in DNA damage repair limit the function of haematopoietic stem cells with age". Nature. 447 (7145): 725–9. Bibcode:2007Natur.447..725R. doi:10.1038/nature05862. PMID 17554309. S2CID 4416445.
  9. ^ a b Beerman I, Seita J, Inlay MA, Weissman IL, Rossi DJ (2014). "Quiescent hematopoietic stem cells accumulate DNA damage during aging that is repaired upon entry into cell cycle". Cell Stem Cell. 15 (1): 37–50. doi:10.1016/j.stem.2014.04.016. PMC 4082747. PMID 24813857.
  10. ^ a b Nijnik A, Woodbine L, Marchetti C, Dawson S, Lambe T, Liu C, Rodrigues NP, Crockford TL, Cabuy E, Vindigni A, Enver T, Bell JI, Slijepcevic P, Goodnow CC, Jeggo PA, Cornall RJ (2007). "DNA repair is limiting for haematopoietic stem cells during ageing". Nature. 447 (7145): 686–90. Bibcode:2007Natur.447..686N. doi:10.1038/nature05875. PMID 17554302. S2CID 4332976.
  11. ^ Lei M, Chuong CM (2016). "STEM CELLS. Aging, alopecia, and stem cells". Science. 351 (6273): 559–60. Bibcode:2016Sci...351..559L. doi:10.1126/science.aaf1635. PMID 26912687.
  12. ^ Matsumura H, Mohri Y, Binh NT, Morinaga H, Fukuda M, Ito M, Kurata S, Hoeijmakers J, Nishimura EK (2016). "Hair follicle aging is driven by transepidermal elimination of stem cells via COL17A1 proteolysis". Science. 351 (6273): aad4395. doi:10.1126/science.aad4395. PMID 26912707. S2CID 5078019.
  13. ^ "Aplastic Anemia NHLBI, NIH". Nhlbi.nih.gov. 2019-01-18. Retrieved 2022-02-19.
  14. ^ "Validate User".
  15. ^ Liang Y, Zant G (2008). "Aging stem cells, latexin, and longevity". Experimental Cell Research. 314 (9): 1962–1972. doi:10.1016/j.yexcr.2008.01.032. PMC 2471873. PMID 18374916.

참조

외부 링크