Ultrazvuk jako možná cesta k odstranění stárnoucích buněk
Nová studie naznačuje, že nízkointenzivní pulzní ultrazvuk (LIPUS) by mohl pomoci odstraňovat stárnoucí buňky tím, že přiláká a aktivuje imunitní buňky. Tento objev by mohl přinést neinvazivní způsob, jak se zbavit buněk, které přispívají ke stárnutí a zánětům v těle.
Dvojsečná zbraň: SASP
Jedním z klíčových znaků stárnutí organismu je hromadění stárnoucích buněk. Vědci se snaží najít způsoby, jak je odstranit nebo alespoň neutralizovat. Tyto buňky produkují senescenci asociovaný sekreční fenotyp (SASP), což je směs různých chemických látek – cytokiny, růstové faktory a enzymy.
SASP má jak negativní, tak pozitivní účinky. Na jedné straně může podporovat zánět a poškozovat okolní tkáně, ale na druhé straně přitahuje imunitní buňky, které mohou stárnoucí buňky eliminovat. Proto je přesná regulace SASP slibnou strategií pro odstranění těchto buněk.
Vědci se zaměřili na ultrazvuk jako možný neinvazivní terapeutický nástroj. LIPUS již dříve prokázal pozitivní účinky při hojení ran, regeneraci kostí a regulaci zánětlivých procesů.
Jak ultrazvuk pomáhá imunitnímu systému „požírat“ staré buňky
V rámci studie vědci použili lidské fibroblasty (buňky pojivové tkáně). Nechali je opakovaně se dělit, aby dosáhli jejich přirozeného stárnutí. Tyto buňky rozdělili do dvou skupin:
- „Pozdní buňky“, které prošly mnoha děleními a byly na pokraji senescence.
- „Rané buňky“, které se dosud mnoho neodlišovaly.
Poté na ně po dobu 20 minut působili LIPUSem. Výsledky ukázaly, že ultrazvuk zvýšil aktivitu markeru stárnutí SA-β-gal pouze u pozdních buněk.
Zároveň vědci zjistili, že LIPUS zvýšil produkci látek přitahujících imunitní buňky v těchto buňkách. Díky tomu se k nim začaly stahovat monocyty a makrofágy, což jsou klíčové složky imunitního systému. Makrofágy nakonec pozdní buňky pohltily a odstranily procesem zvaným fagocytóza.
Jak ultrazvuk aktivuje tento proces?
Vědci dále zkoumali, jak přesně LIPUS stimuluje SASP. Jednou z hypotéz bylo, že klíčovou roli hrají reaktivní kyslíkové radikály (ROS), což jsou molekuly zapojené do buněčného stresu a signalizace.
Ukázalo se, že LIPUS opravdu zvyšuje produkci ROS uvnitř buněk – konkrétně prostřednictvím enzymu NOX4, který je součástí buněčné membrány. LIPUS také mění strukturu buněčné membrány, což vede ke zvýšené produkci ROS a aktivaci signálních drah (NF-κB a p38), které podporují přitahování imunitních buněk.
Důležité je, že tyto změny probíhaly pouze v pozdních buňkách, jejichž membrány mají jiné složení než u mladších buněk.
Testování na myším modelu stárnutí pokožky
Pro ověření účinků v živém organismu vědci aplikovali LIPUS na kůži myší, u nichž bylo stárnutí kůže navozeno UV zářením.
Po pětidenním ošetření ultrazvukem a následné analýze tkání zjistili, že:
- LIPUS zvýšil produkci signálů přitahujících imunitní buňky,
- výrazně snížil počet stárnoucích buněk,
- pomohl zmírnit vrásky způsobené UV zářením.
Tyto výsledky naznačují, že LIPUS by mohl být účinným nástrojem pro odstraňování stárnoucích buněk i v živém organismu.
Cesta k praktickému využití
LIPUS je již dnes dostupnou technologií a snadno použitelnou v klinické praxi. Vědci navrhují jeho kombinaci se senolytickými léky, které také pomáhají eliminovat stárnoucí buňky.
Než se ale LIPUS dostane do lékařské praxe, je potřeba vyřešit několik výzev:
- Optimalizovat parametry ultrazvuku – různé nastavení může mít různé účinky na různé typy buněk.
- Ověřit vedlejší účinky – například jak hluboko může ultrazvuk proniknout do tkání.
- Zohlednit oslabený imunitní systém starších pacientů, který nemusí být tak účinný v odstraňování stárnoucích buněk.
Pokud se tyto otázky podaří vyřešit, mohl by LIPUS otevřít novou cestu k omlazení tkání a boji proti stárnutí.
Zdroje
[1] Gwak, H., Hong, S., Lee, S. H., Kim, I. W., Kim, Y., Kim, H., Pahk, K. J., & Kim, S. Y. (2025). Low-Intensity Pulsed Ultrasound Treatment Selectively Stimulates Senescent Cells to Promote SASP Factors for Immune Cell Recruitment. Aging cell, e14486.
[2] Watanabe, S., Kawamoto, S., Ohtani, N., & Hara, E. (2017). Impact of senescence-associated secretory phenotype and its potential as a therapeutic target for senescence-associated diseases. Cancer science, 108(4), 563–569.
[3] Burton, D. G. A., & Stolzing, A. (2018). Cellular senescence: Immunosurveillance and future immunotherapy. Ageing research reviews, 43, 17–25.
[4] Schortinghuis, J., Bronckers, A. L., Stegenga, B., Raghoebar, G. M., & de Bont, L. G. (2005). Ultrasound to stimulate early bone formation in a distraction gap: a double blind randomised clinical pilot trial in the edentulous mandible. Archives of oral biology, 50(4), 411–420.
[5] Li, J. K., Chang, W. H., Lin, J. C., Ruaan, R. C., Liu, H. C., & Sun, J. S. (2003). Cytokine release from osteoblasts in response to ultrasound stimulation. Biomaterials, 24(13), 2379–2385.
[6] Duco, W., Grosso, V., Zaccari, D., & Soltermann, A. T. (2016). Generation of ROS mediated by mechanical waves (ultrasound) and its possible applications. Methods (San Diego, Calif.), 109, 141–148.