Nature子刊:老年人的表观遗传改变增加骨质疏松

作者:ahao11    发布时间:2021-09-17 12:40    浏览::

科隆大学Max普朗克衰老生物学研究所和CCEAD研究所老龄化研究小组的研究人员已经表明,衰老过程中干细胞功能的减少是由于表观基因组的变化。他们能够通过添加醋酸盐来逆转分离干细胞的这些变化。

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随着年龄的增长,我们的骨骼越来越细,我们更容易骨折。骨质疏松和其他骨骼疾病也更容易发生。一个负责任的机制涉及骨髓干细胞功能受损,这是维持骨完整性所必需的。来自马克斯·普朗克衰老生物学研究所和科隆大学CCEAD衰老研究所的研究人员表明,衰老过程中干细胞功能的下降是由于表观基因组的变化。他们可以通过添加醋酸盐来逆转这些分离干细胞的变化。这种年轻的表观基因组来源对于骨质疏松症和其他疾病的治疗可能非常重要。


骨髓干细胞中的染色钙(深棕色):年轻干细胞(左)比老干细胞(中)产生更多的骨材料。它们可以通过添加醋酸钠来恢复活力(右图)。
骨髓干细胞中的染色钙(深棕色):年轻干细胞(左)比年老干细胞(中)产生更多的骨材料。它们可以通过添加乙酸钠来恢复活力(右)。

一段时间以来,衰老研究人员将表观遗传学视为衰老过程的一个原因。表观遗传学研究的是遗传信息和染色体变化,这不会改变基因本身的序列,但会影响它们的活动。一种可能是被称为组蛋白的蛋白质发生了变化,组蛋白将DNA包裹在细胞中,从而控制了对DNA的访问。彼得·泰萨尔兹的科隆团队现在已经研究了间充质干细胞的表观基因组。这些干细胞存在于骨髓中,可以产生不同类型的细胞,如软骨细胞、骨细胞和脂肪细胞。

“我们想知道为什么随着年龄的增长,这些干细胞产生的用于骨骼发育和维持的物质越来越少,从而导致越来越多的脂肪堆积在骨髓中。因此,我们比较了年轻和年老小鼠的干细胞表观基因组,”该研究的第一作者Andromachi Pouikli解释说。“我们可以看到,随着年龄的增加,表观基因组发生了明显的变化。对骨骼形成至关重要的基因尤其受到影响。”

表观基因组再生。

研究人员随后研究了干细胞的表观基因组是否可以再生。为此,他们用含有醋酸钠的营养液处理从小鼠骨髓中分离出的干细胞。通过将醋酸盐转化为一种建筑材料,酶可以附着在组蛋白上,增加对基因的获取,从而提高它们的活性。Pouikli说:“这种治疗使表观基因组再生,提高干细胞的活性,并导致骨细胞的更高产量。”

为了阐明表观基因组的这种变化是否也可能是老年人骨折或骨质疏松风险增加的原因,研究人员研究了髋关节手术后患者的人骨髓间充质干细胞。患有骨质疏松症的老年患者的细胞也表现出与先前在小鼠中观察到的相同的表观遗传变化。