Tiến trình lão hoá - Cân bằng giữa quá trình tự làm mới và lão hóa

Từ Thư viện Khoa học VLOS
Bước tới: chuyển hướng, tìm kiếm
Balance.jpg

Các nhà khoa học Hoa kỳ đã đặt ra cùng một câu hỏi cơ bản về quá trình lão hoá là tại sao các tế bào nguyên bản lại mất khả năng phân chia và tạo các tế bào mới. Ba nghiên cứu mới đây của ba nhóm nghiên cứu từ Đại học Y khoa Harvard, Đại học North Carolina, Đại học Michigan, Hoa Kỳ đã chứng minh mối liên hệ giữa protein ức chế ung thư p16INK4a với khả năng phân chia và tạo ra các tế bào mới của các tế bào gốc trong các mô lão hoá khác nhau. Ba nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Nature.

Protein p16INK4a là sản phẩm chính từ sự mã hoá của gen INK4, còn được gọi là protein ức chế ung thư p16INK4a. Protein này có vai trò trong sự điều hoà chu trình tế bào khi ở dạng liên kết và làm bất hoạt các dạng CDK vòng khác nhau. Sự biểu hiện p16INK4a sẽ gia tăng theo tuổi tác và quá trình biểu hiện này thì liên quan đến quá trình già hoá của tế bào và được thừa nhận là chi phối tới quá trình lão hoá. Khi càng lớn tuổi thì nồng độ p16INK4a sẽ càng cao. Tuy nhiên, sự gia tăng biểu hiện protein p16INK4a có chức năng chi phối quá trình lão hoá do sự yếu kém về mặt chức năng của tế bào gốc trên mô hình động vật (in vivo) hay không thì vẫn còn chưa sáng tỏ.

Nghiên cứu đầu tiên của Sharpless và cộng sự là trên sự liên quan giữa protein p16INK4a và các tế bào ở đảo Langerhans ở tuyến tụy. Tác động ảnh hưởng của sự thiếu hụt p16INK4a và sự tăng trưởng quá mức của các tế bào ở đảo Langerhans được xem xét. Bằng cách gắn thêm một phiên bản của gen mã hoá ra p16INK4a, chuột trẻ biến đổi gen trẻ sự gia tăng biểu hiện protein p16INK4a như ở mức tìm thấy được ở các chuột già yếu bình thường. Chuột biến đổi gen này có sự giảm sự tăng sinh tuyến tụy so với nhóm chứng. Điều này cho thấy là sự gia tăng nồng độ của protein p16INK4a ở các sinh vật lớn tuổi sẽ ức chế sự tăng trưởng của đảo Langerhans. Phân tích tiếp theo cho thấy khi không có sự hiện diện của p16INK4a thì không làm thay đổi sự tăng trưởng của đảo Langerhans ở chuột trẻ, nhưng nó làm giảm quá trình ảnh hưởng của sự lão hoá lên sự phát triển. Nhóm nghiên cứu quan sát thấy chuột thiếu protein p16INK4a có sự nâng cao khả năng sống sót. Sự khác biệt lớn nhất trong khả năng sống sót được quan sát ở chuột già cho thấy rằng protein p16INK4a liên quan đến sự suy giảm trong khả năng tái bản các tế bào ở đảo Langerhans và điều này thì liên quan đến quá trình lão hóa. Các nhà nghiên cứu cũng cho rằng tiểu đường type 2 (dạng không phụ thuộc insulin) một phần có thể giải thích bởi sự hỏng chức năng của đảo Langerhans ở tuyến tụy trong quá trình tạo ra tế bào mới kèm với tiến trình lão hoá.

Nghiên cứu thứ 2 của nhóm Morrison là trên sự liên quan giữa protein p16INK4a và các tế bào thần kinh nằm ở vùng não trước. Sự gia tăng protein p16INK4a cũng được quan sát ở các tế bào nguyên gốc thần kinh già yếu. Điều này đã khiến tác giả tiến hành khảo sát tỷ lệ của tế bào nguyên gốc, sự tăng trưởng và sự tạo mới các tế bào thần kinh ở vùng SVZ nằm ở phần trước của não thất của chuột thiếu hụt p16INK4a trẻ và già. Tỷ lệ của các tế bào gốc, khả năng tái bản và tốc độ phát triển ở vùng SVZ đều giảm theo sự lão hoá. Sự biến mất của protein p16INK4a có khả năng cứu lấy sự giảm theo tuổi tác này ở các tế bào bằng cách hình thành các khóm tế bào gốc trong môi trường và cứu lấy một phần quá trình suy giảm ở sự phát triển và tạo tế bào thần kinh ở vùng SVZ. Nhóm tác giả dự đoán là sự biểu hiện của protein p16INK4a có thể đã được lập trình nhằm phù hợp với sự tăng trưởng. Lượng protein p16INK4a tăng cùng với sự lão hoá nhằm chống lại sự gia tăng ảnh hưởng của ung thư ở các tế bào thần kinh bị lão hoá. Như một sự lựa chọn, sự gia tăng biểu hiện của protein p16INK4a có thể phản ảnh sự suy giảm chức năng của tế bào bị lão hoá nhằm đáp ứng lại các nguy hiểm ngày càng tăng khi tế bào càng già.

Trong nghiên cứu thứ 3, Scadden thử nghiệm trên các tế bào tạo máo ở tủy xương. Sự biểu hiện của protein p16INK4a gia tăng cùng với sự lão hoá ở tế bào gốc tạo máu. Nghiên cứu khả năng biệt hoá và tái bản trên chuột thiếu hụt protein p16INK4a cho thấy là sự gia tăng biểu hiện của protein p16INK4a liên quan đến lão hoá sẽ hạn chế số lượng các tế bào gốc tạo máu. Phân tích trên sự phát triển các tế bào ở chuột bình thường và chuột đột biến thiếu gen p16INK4a cho thấy không có sự khác biệt ở chuột trẻ của 2 nhóm. Tuy nhiên ở chuột già thiếu gen p16INK4a thì có số lượng các tế bào gốc cao hơn và có sự gia tăng chức năng của tế bào gốc này. Điều này có nghĩa là thiếu p16INK4a làm tăng khả năng phân chia và tạo ra các tế bào mới ở chuột già.

Chức năng của p16INK4a hoạt động theo cơ chế nào? Dựa trên sự phân tích của các dấu hiệu cho thấy là có sự liên quan của p16INK4a với sự tự làm mới của các tế bào gốc, như là Bmil1 và Hes1. Nghiên cứu này đưa ra một mô hình là ở sinh vật già, sự gia tăng biểu hiện của protein p16INK4a thì liên quan đến sự giảm khả năng phục hồi số lượng tế bào và giảm sự biểu hiện Hes1 trong khi không có sự hiện diện của protein p16INK4a thì khả năng phục hồi số lượng của các tế bào gốc được cải thiện và gia tăng sự biểu hiện của Hes1.

Kết quả nghiên cứu từ các tế bào có các nguồn gốc khác nhau như tủy xương, tuyến nội tiết ở tuỵ cũng như não cho thấy là p16INK4a đã chi phối quá trình lão hoá ở bằng cách giới hạn sự tự làm mới của các tế bào có khả năng nhân nhân đôi. Vai trò của p16INK4a kiểm soát sự cân bằng giữa quá trình tự làm mới và lão hoá của các mô còn lại cần tiếp tục được nghiên cứu.

Tài liệu tham khảo

Liên kết đến đây