Старение и инволюция развития

Как континуум развития переходит в прогрессирующее снижение функций при старении, включая клеточное старение и потерю регенеративной способности.

Definition

Старение — это прогрессирующее, зависящее от времени снижение функций и поддержания клеток и тканей; инволюция развития относится к потере способностей к росту, обновлению и регенерации, которая сопровождает поздние стадии жизненного цикла организма.

Scope

Эта тема рассматривает старение как позднюю часть жизненного цикла, которую помогает объяснить биология развития: клеточное старение, постепенную потерю функций тканей и стволовых клеток, а также молекулярные изменения, связанные со старением. Она связывает механизмы развития со снижением функций поддержания и восстановления, описывая биологию старения без предоставления медицинских рекомендаций.

Core questions

• Как программа развития связана с последующим снижением функций при старении?
• Что такое клеточное старение и какую роль оно играет?
• Почему регенеративная и стволово-клеточная способность снижается с возрастом?
• Какие клеточные изменения характерны для стареющих тканей?

Key concepts

• Клеточное старение
• Укорочение теломер
• Истощение стволовых клеток
• Потеря регенеративной способности
• Геномные и эпигенетические изменения с возрастом

Key theories

Признаки старения

Старение связано с повторяющимся набором клеточных и молекулярных изменений — включая геномную нестабильность, укорочение теломер, клеточное старение и истощение стволовых клеток — которые в совокупности объясняют функциональное снижение тканей с течением времени.

Mechanisms

Стареющие ткани накапливают характерный набор изменений. Клеточное старение — это состояние, при котором клетки окончательно прекращают делиться, оставаясь метаболически активными и выделяя сигналы, влияющие на их соседей; оно может ограничивать пролиферацию поврежденных клеток, но также способствует старению тканей. Теломеры, защитные концы хромосом, укорачиваются при делении и могут вызывать старение. Пулы стволовых клеток уменьшаются в количестве или функции, снижая способность к обновлению и восстановлению. Эти клеточные изменения, наряду с накапливающимися геномными и эпигенетическими альтерациями, отражаются в прогрессирующей потере поддержания тканей, что определяет инволюцию развития в конце жизненного цикла.

Clinical relevance

Биология старения и снижение функций стволовых клеток лежат в основе возрастной потери функций тканей и изучаются как путь к пониманию возрастных заболеваний и нарушенного восстановления. Эта статья носит образовательный характер и не предоставляет медицинских рекомендаций.

History

Наблюдение, что нормальные клетки делятся лишь ограниченное число раз, прежде чем войти в состояние старения, переосмыслило старение как имеющее клеточную основу; последующая работа связала теломеры, поддержание генома и функцию стволовых клеток со снижением функций тканей с возрастом.

Key figures

• Leonard Hayflick

Seminal works

• lopezotin2013
• gilbert2016

Frequently asked questions

Что такое клеточное старение?

Это состояние, при котором клетка окончательно прекращает делиться, но остается живой и активной; оно накапливается с возрастом и влияет на окружающие ткани.

Почему организм хуже восстанавливается с возрастом?

Пулы стволовых клеток уменьшаются в количестве и функции с течением времени, и клетки накапливают повреждения, поэтому способность к обновлению и регенерации снижается по мере старения организма.