Ученые раскрыли клеточный механизм, вызывающий рост живота с возрастом

Ученые, возможно, обнаружили скрытый клеточный переключатель, который вызывает резкий рост жира на животе в среднем возрасте. Credit: Shutterstock

Многие люди замечают знакомое изменение с возрастом: объем талии постепенно увеличивается, даже если общий вес тела не меняется кардинально. Это увеличение абдоминального жира — не просто косметическая проблема. Избыток жира на животе связывают с замедлением метаболизма, ускоренным старением, диабетом 2 типа, болезнями сердца и другими хроническими заболеваниями.

Ученые давно знали, что состав тела меняется с возрастом, но точная причина, по которой жир имеет свойство накапливаться вокруг талии, оставалась неясной.

Теперь исследователи из City of Hope определили, что может быть ключевым биологическим драйвером возрастного жира на животе. Их выводы, опубликованные в журнале Science, указывают на недавно идентифицированный тип стволовых клеток, который появляется в процессе старения и может способствовать производству новых жировых клеток. Это открытие может в конечном итоге привести к новым стратегиям уменьшения абдоминального жира и содействия здоровому старению.

«Люди часто теряют мышечную массу и набирают жир с возрастом — даже если их вес тела остается прежним, — сказала Цюн (Аннабель) Ван, доктор философии, соавтор исследования и доцент кафедры молекулярной и клеточной эндокринологии в Институте исследований диабета и метаболизма Артура Риггса при City of Hope, ведущем центре исследований диабета. — Мы обнаружили, что старение запускает появление нового типа взрослых стволовых клеток и усиливает массовое производство новых жировых клеток в организме, особенно вокруг живота».

Взгляд за пределы увеличенных жировых клеток

Исследовательская группа работала с учеными из UCLA и провела серию экспериментов на мышах, которые позже были подтверждены исследованиями человеческих клеток.

Их исследование было сосредоточено на белой жировой ткани (WAT), основной ткани организма для хранения жира. Белая жировая ткань отвечает за хранение избыточной энергии и является основным фактором увеличения веса и накопления жира на животе.

Ученые давно знали, что существующие жировые клетки могут увеличиваться в размерах с возрастом. Однако исследователи подозревали, что в расширение талии может вносить вклад и другой процесс: создание совершенно новых жировых клеток.

Если бы это было правдой, это означало бы, что стареющая жировая ткань может продолжать расти не только за счет увеличения существующих клеток, но и путем постоянного добавления новых.

Чтобы проверить эту идею, команда изучила клетки-предшественники адипоцитов (APCs), тип стволовых клеток, обнаруженных в жировой ткани. Эти клетки служат предшественниками, которые могут созревать в полноценные жировые клетки.

Старые стволовые клетки производили гораздо больше жира

Исследователи пересадили APCs от молодых и старых мышей в отдельную группу молодых мышей.

Результаты были поразительными. APCs, взятые у старых животных, генерировали большое количество новых жировых клеток.

Противоположный эксперимент дал совершенно иной результат. Когда APCs от молодых мышей пересаживали старым мышам, они генерировали относительно мало новых жировых клеток.

Это указывало на то, что способность агрессивно производить жир была заложена в самих старых APCs и не зависела от возраста животного-реципиента.

Чтобы понять, что происходит на молекулярном уровне, исследователи использовали секвенирование РНК отдельных клеток (single-cell RNA sequencing), метод, позволяющий ученым изучать активность генов в отдельных клетках.

Анализ показал, что у молодых мышей APCs были относительно неактивны. Однако у мышей среднего возраста эти клетки стали высокоактивными и начали производить большое количество новых жировых клеток.

«В то время как способность большинства взрослых стволовых клеток к росту ослабевает с возрастом, с APCs происходит обратное — старение разблокирует способность этих клеток развиваться и распространяться, — сказал Адольфо Гарсия-Оканья, доктор философии, заведующий кафедрой исследований генной регуляции и открытия лекарств имени Рут Б. и Роберта К. Ланмана и заведующий кафедрой молекулярной и клеточной эндокринологии в City of Hope. — Это первое доказательство того, что наши животы расширяются с возрастом из-за высокой продуктивности APCs по производству новых жировых клеток».

Открытие новой возрастной стволовой клетки

Ученые обнаружили, что старение не просто активировало APCs.

Когда мыши достигали среднего возраста, некоторые APCs трансформировались в недавно идентифицированную популяцию стволовых клеток, названную коммитированные преадипоциты, возраст-специфические (CP-As).

Эти клетки появлялись именно в процессе старения и оказались особенно эффективными в производстве новых жировых клеток. Их появление может помочь объяснить, почему старые мыши набирали больше жира с возрастом.

Затем исследователи занялись поиском биологических сигналов, контролирующих этот процесс.

Они идентифицировали важный сигнальный путь, известный как рецептор лейкемия-ингибирующего фактора (LIFR). Сигнальные пути — это системы связи, которые позволяют клеткам получать инструкции и координировать свое поведение. В данном случае LIFR, по-видимому, играл главную роль в размножении клеток CP-A и их развитии в жировые клетки.

«Мы обнаружили, что процесс производства жира в организме управляется LIFR. В то время как молодым мышам этот сигнал для производства жира не нужен, старым мышам он необходим, — объяснила Ван. — Наше исследование показывает, что LIFR играет решающую роль в запуске процесса создания CP-As новых жировых клеток и расширения жира на животе у старых мышей».

Аналогичные жиропроизводящие клетки обнаружены у людей

Чтобы определить, применимы ли эти выводы за пределами мышей, команда проанализировала образцы тканей человека разных возрастов, используя тот же метод секвенирования РНК отдельных клеток.

Исследователи идентифицировали клетки, которые очень напоминали недавно открытые CP-As. Эти клетки были обнаружены в большем количестве в тканях людей среднего возраста.

Человеческие CP-As также показали высокую способность генерировать новые жировые клетки, что позволяет предположить, что аналогичный биологический процесс может происходить и у людей.

«Наши результаты подчеркивают важность контроля образования новых жировых клеток для борьбы с возрастным ожирением, — сказала Ван. — Понимание роли CP-As в метаболических нарушениях и того, как эти клетки появляются в процессе старения, может привести к новым медицинским решениям для уменьшения жира на животе, улучшения здоровья и долголетия».

Потенциальная новая мишень для возрастного ожирения

Хотя необходимы дополнительные исследования, это открытие дает ученым многообещающую новую мишень для будущих методов лечения.

Исследователи теперь планируют отслеживать клетки CP-A в исследованиях на животных, изучать, как эти клетки ведут себя у людей, и искать способы блокировать или уничтожать их. В случае успеха такие подходы потенциально могут помочь предотвратить накопление жира на животе, которое обычно сопровождает старение.

Первыми авторами исследования стали исследователь City of Hope Гуань Ван, доктор философии, и исследователь UCLA Гаоян Ли, доктор философии.

Источники:

Материалы предоставлены City of Hope.

Guan Wang, Gaoyan Li, Anying Song, Yutian Zhao, Jiayu Yu, Yifan Wang, Wenting Dai, Martha Salas, Hanjun Qin, Leonard Medrano, Joan Dow, Aimin Li, Brian Armstrong, Patrick T. Fueger, Hua Yu, Yi Zhu, Mengle Shao, Xiwei Wu, Lei Jiang, Judith Campisi, Xia Yang, Qiong A. Wang. Distinct adipose progenitor cells emerging with age drive active adipogenesis. Science, 2025; 388 (6745) DOI: 10.1126/science.adj0430