Alterung und ihr Einfluss auf Blutstammzellen
Untersuchen, wie das Alter die Blutproduktion und Gesundheit beeinflusst.
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Inhaltsverzeichnis
- Was sind Blutstammzellen?
- Veränderungen in der Blutproduktion mit dem Alter
- Wie beeinflusst das Altern Stammzellen?
- Widersprüchliche Beweise
- Beobachtung von Blutstammzellen
- Analyse von Knochenmark und Blut
- Langzeitbeobachtungen von Stammzellen
- Die Rolle verschiedener Stammzellen
- Genexpression in Stammzellen
- Kombination junger und alter Stammzellen
- Die Bedeutung der Umgebung
- Beobachtung von lymphoidalen Zellen
- Altern und Immunfunktion
- Wiederherstellung des Gleichgewichts der Stammzellen
- Umgang mit Alterung in medizinischen Behandlungen
- Die Zukunft der Stammzellforschung
- Fazit
- Originalquelle
- Referenz Links
Wenn Menschen älter werden, durchläuft ihr Körper viele Veränderungen. Ein Bereich, der betroffen ist, ist das Blutsystem. Blutkörperchen stammen von einer speziellen Art von Zellen, die Stammzellen genannt werden. Diese Stammzellen verlieren mit dem Alter teilweise ihre Fähigkeit, neue Blutkörperchen zu bilden, was sich auf die Gesundheit auswirken kann.
Blutstammzellen?
Was sindBlutstammzellen sind spezielle Zellen, die verschiedene Arten von Blutkörperchen herstellen können, darunter rote Blutkörperchen, weisse Blutkörperchen und Plättchen. Sie haben zwei wichtige Fähigkeiten: Selbstverjüngung, was bedeutet, dass sie Kopien von sich selbst machen können, und Multipotenz, was bedeutet, dass sie verschiedene Arten von Zellen werden können. Bei jüngeren Menschen funktionieren diese Stammzellen gut, aber das kann sich im Alter ändern.
Veränderungen in der Blutproduktion mit dem Alter
Forschung hat gezeigt, dass ältere Menschen oft weniger Blutstammzellen haben, die neue Blutkörperchen bilden können. Das bedeutet, sie können schlechter auf Infektionen reagieren und Impfstoffe wirken möglicherweise nicht so effektiv bei ihnen. Der Körper kann auch eine Zunahme bestimmter Arten von weissen Blutkörperchen namens myeloide Zellen sehen. Diese Verschiebung kann zu Gesundheitsproblemen führen.
Wie beeinflusst das Altern Stammzellen?
Wenn Wissenschaftler alte Blutstammzellen in jüngere Mäuse transplantieren, sehen sie, dass diese alten Zellen dazu neigen, mehr myeloide Zellen zu produzieren. Das deutet darauf hin, dass etwas an den alten Stammzellen diese Veränderung verursacht, wahrscheinlich aufgrund ihres Verhaltens.
Widersprüchliche Beweise
Allerdings zeigen einige Studien, dass sogar alte Stammzellen weiterhin Lymphoide Zellen produzieren können, die eine andere Art von weissen Blutkörperchen sind. Das führt zu einer Debatte darüber, ob die Veränderungen bei älteren Menschen von spezifischen Stammzellen oder von anderen Faktoren stammen.
Beobachtung von Blutstammzellen
Wissenschaftler haben Blutstammzellen von jungen und alten Mäusen untersucht, um herauszufinden, was mit dem Alter passiert. Sie fanden heraus, dass während die Anzahl bestimmter Stammzellen bei jungen Mäusen zunahm, dies bei alten Mäusen nicht der Fall war. Gleichzeitig gab es gemischte Ergebnisse bei myeloiden Zellen, die bei älteren Menschen erhalten bleiben.
Analyse von Knochenmark und Blut
Um ein besseres Verständnis zu gewinnen, schauten Forscher sowohl auf Blut als auch auf das Knochenmark, wo die Stammzellen leben. Sie fanden Unterschiede in der Blutproduktion junger und alter Mäuse. Mit dem Alter der Mäuse gab es einen merklichen Anstieg der myeloiden Zellen, während einige Arten von Vorläuferzellen nicht wie erwartet anstiegen.
Langzeitbeobachtungen von Stammzellen
Langzeitstudien zeigen, dass Blutstammzellen von jungen Mäusen tendenziell eine ausgeglichenere Produktion von Blutkörperchen haben im Vergleich zu denen von älteren Mäusen. Trotz der Erwartungen, dass alte Stammzellen mehr myeloide Zellen produzieren sollten, zeigen die Daten, dass sie das nicht tun. Das wirft Fragen auf, wie Blutkörperchen mit dem Alter gebildet werden.
Die Rolle verschiedener Stammzellen
Es wurde festgestellt, dass es verschiedene Populationen von Stammzellen gibt: langanhaltende und kurzfristige. Langfristige Stammzellen existieren lange im Körper, während kurzfristige Stammzellen ihre Fähigkeit verlieren, schnell zu wachsen. Studien, die diese Populationen vergleichen, zeigen, dass sie sich besonders mit dem Alter unterschiedlich verhalten.
Genexpression in Stammzellen
Die Gene, die in diesen Stammzellen aktiv sind, unterscheiden sich ebenfalls mit dem Alter. Alte Stammzellen zeigen nicht die gleichen Muster von myeloid-bezogenen Genen wie junge Stammzellen. Das deutet darauf hin, dass allein die Betrachtung der Genexpression nicht das volle Bild davon gibt, was mit den Stammzellen passiert, wenn Menschen älter werden.
Kombination junger und alter Stammzellen
Um die Unterschiede zwischen jungen und alten Stammzellen besser zu verstehen, führten Wissenschaftler Experimente durch, bei denen sie alte und junge Stammzellen kombinierten. Die Ergebnisse zeigten interessante Ergebnisse, deuteten aber darauf hin, dass auch die Bedingungen der Umgebung einen Einfluss darauf haben, wie sich diese Zellen verhalten.
Die Bedeutung der Umgebung
Die Umgebung, in der Stammzellen leben, einschliesslich des Knochenmarks und anderer Bereiche, kann sich ebenfalls mit dem Alter ändern. Diese Veränderungen können beeinflussen, wie Blutkörperchen produziert werden. Bei älteren Mäusen scheint die Umgebung eine Vorliebe für myeloide Zellen zu zeigen, was das Bild des Alterns weiter kompliziert.
Beobachtung von lymphoidalen Zellen
Die Fähigkeit, lymphoidale Zellen zu produzieren, nimmt mit dem Alter ebenfalls ab, insbesondere in Organen wie der Thymusdrüse und der Milz, die entscheidend für die Entwicklung von Immunzellen sind. Diese mangelnde Produktion kann zu weniger lymphoidalen Zellen im Blut älterer Menschen führen, was zu einem geschwächten Immunsystem beiträgt.
Altern und Immunfunktion
Die verringerte Fähigkeit, lymphoidale Zellen im Alter zu produzieren, kann erklären, warum die Immunantwort schwächer ist, was zu einem höheren Risiko für Infektionen und Krankheiten führt. Die Fähigkeit des Körpers, Krankheiten abzuwehren, ist eng mit diesen Veränderungen in der Blutkörperchenproduktion verbunden.
Wiederherstellung des Gleichgewichts der Stammzellen
Experimente zeigen, dass, wenn das Verhältnis von langfristigen zu kurzfristigen Stammzellen geändert werden kann, dies die Blutproduktion zurück zu einem günstigeren Gleichgewicht zwischen myeloiden und lymphoidalen Zellen verschieben könnte. Das könnte helfen, einige der Immunfunktionen, die mit dem Alter verloren gingen, wiederherzustellen.
Umgang mit Alterung in medizinischen Behandlungen
Zu verstehen, wie das Altern die Produktion von Blutkörperchen beeinflusst, könnte zu besseren Behandlungen für ältere Menschen führen. Indem man sich auf die Stammzellpopulationen und deren Wechselwirkungen mit dem Körper konzentriert, könnte es möglich sein, die Genesung von Infektionen zu verbessern oder die Reaktionen auf Impfstoffe zu optimieren.
Die Zukunft der Stammzellforschung
Dieser Forschungsbereich birgt das Potenzial, Strategien zur Behandlung altersbedingter Gesundheitsprobleme zu entwickeln. Während Wissenschaftler weiterhin die Komplexität des Verhaltens von Stammzellen entschlüsseln, könnten neue Therapien entstehen, die helfen, das Immunsystem älterer Erwachsener zu unterstützen.
Fazit
Altersbedingte Veränderungen in Blutkörperchen sind bedeutend und können die allgemeine Gesundheit beeinflussen. Durch das Studium von Blutstammzellen und ihrer Umgebung hoffen Forscher, Wege zu finden, älteren Menschen zu helfen, ein starkes Immunsystem aufrechtzuerhalten und ihre Gesundheitsresultate zu verbessern. Der Weg vorwärts beinhaltet das Verständnis des Zusammenspiels zwischen verschiedenen Stammzelltypen und wie sie für eine bessere Gesundheit im Alter manipuliert werden können.
Titel: Alteration of long and short-term hematopoietic stem cell ratio causes myeloid-biased hematopoiesis
Zusammenfassung: Myeloid-biased hematopoiesis is a well-known age-related alteration. Several possibilities, including myeloid-biased hematopoietic stem cell (HSC) clones, may explain this. However, the precise mechanisms remain controversial. Utilizing the Hoxb5 reporter system to prospectively isolate long-term HSCs (LT-HSCs) and short-term HSCs (ST-HSCs), we found that young and aged LT-HSCs co-transplanted into the same recipients demonstrated nearly equivalent myeloid lineage output, contrary to the theory of myeloid-biased HSC clones. Transcriptomics indicated no significant myeloid gene enrichment in aged LT-HSCs compared to their young counterparts. Instead, transplanting reconstituted young HSCs with the ratio of LT/ST-HSCs seen in aged mice can significantly skew the lineage output to myeloid cells. In addition, while the niche environment in the bone marrow minimally affects myeloid-biased hematopoiesis, aged thymi and spleens substantially hinder lymphoid hematopoiesis, resulting in further myeloid-domination. Thus, we demonstrate that myeloid-biased hematopoiesis in aged organisms originates due to alteration of the ratio between LT-HSCs and ST-HSCs rather than in heterogeneous HSC clones with various cell fates.
Autoren: Masanori Miyanishi, K. Nishi, T. Sakamaki, A. Nagasaka, K. S. Kao, K. Sadaoka, M. Asano, N. Yamamoto, A. Takaori-Kondo
Letzte Aktualisierung: 2024-08-13 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576239
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576239.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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