Argumenty pro vznik buněčné senescence z odlišných základních modulů reakce na stres

Kategorizace buněčných stavů do přehledných taxonomií je pokusem o zjednodušení mnohem složitější a komplexní reality. Dvě buňky ve stejné kategorii se mohou v některých kontextech lišit způsoby, které mohou mít zásadní význam. Z toho důvodu je třeba mít na paměti, že senescentní buňky (buňky ve stavu stárnutí), jejichž počet s věkem narůstá a přispívají k nemocem souvisejícím s věkem, se od sebe liší v mnoha ohledech. To, co dnes nazýváme senescencí, je pravděpodobně zatím příliš zjednodušený pojem. V budoucnu může být nutné tento stav rozdělit na menší kategorie, aby byl další výzkum a vývoj metod ke snížení vlivu buněčného stárnutí na zdraví ve stáří efektivnější.

Lepší pochopení rozdílů mezi jednotlivými senescentními buňkami je klíčové pro vědce, kteří se snaží vyvinout nové senolytické terapie, což jsou metody zaměřené na selektivní ničení těchto stárnoucích buněk. Mechanismy, na které cílí první generace senolytických léčiv, mají různou účinnost při likvidaci senescentních buněk v závislosti na typu tkáně, délce trvání senescence a důvodech, které tento stav způsobily. Senolytika, která máme k dispozici dnes, odstraní jen určitou část senescentních buněk, přičemž podíl se liší podle tkáně. V nedávné otevřené studii vědci představili nový pohled na buněčné stárnutí jako na vznikající jev způsobený kombinací různých stresových reakcí. Tento pohled by mohl být klíčem k vývoji účinnějších senolytických terapií.

Buněčná senescence (CS) a quiescence (CQ) jsou stresové reakce charakterizované trvalým nebo naopak dočasným zastavením buněčného cyklu. Tyto stavy jsou různorodé a závisí na typu buňky a druhu poškození, které způsobilo zastavení růstu. Protože dosud nebyl objeven univerzální biomarker senescence, vědci používají kombinaci senescenčních biomarkerů, které jsou spojené s různými biologickými stresovými reakcemi. Mezi ně patří např. aktivita lysozomů (zjišťovaná pomocí barvení na enzym β-galaktosidázu), zánětlivé reakce (známé jako senescence-associated secretory phenotypes, SASP) a apoptóza (programovaná buněčná smrt), které pomáhají identifikovat senescentní buňky.

Při využití in vitro lidských dat z RNA-seq analýzy vědci zjistili, že senescentní stavy jsou spojeny s různými stresovými reakcemi, a to v závislosti na typu buňky, délce trvání senescence a druhu stresu, který ji způsobil. Dále ukázali, že různé genové signatury používané k identifikaci senescentních buněk v literatuře nejsou dostatečně univerzální pro jednoznačnou identifikaci všech senescentních vzorků. Geny regulující stresové reakce, včetně transkripčních faktorů a genů ovlivňujících přístupnost chromatinu, se v různých kontextech odlišně exprimují, podobně jako klíčové enzymy podílející se na metabolismu. Navíc se dá předpokládat, že významné množství SASP proteinů lze předpovědět z transkriptomů senescentních buněk, přičemž i tyto proteiny se v různých situacích obohacují o různé stresové reakce.

Vědci navrhují, že pojem „senescence“ není možné přesně definovat, protože neexistuje jednotná biologie, která by se v různých stavech senescence zachovala. Místo toho se senescence jeví jako mozaika fenotypů vyvolaných stresem, které jsou řízeny různými faktory, včetně metabolismu, transkripčních faktorů a přístupnosti chromatinu. Autoři také představují koncept Modulů stresové reakce, což jsou skupiny genů regulující stresové reakce, a nabízejí nový model indukce buněčné senescence a quiescence, který je založen na odlišném aktivování těchto modulů.