“Причина, по которой наша кожа становится более кожистой и толстой с возрастом, может быть связана с потерей эластичности в клетках, — говорит Игорь Соколов из Университета Кларксона, который представил свои последние результаты исследований во время сессии по методам биовизуализации на ежегодной встрече Американского физического общества (APS).
Исследователи надеются, что это открытие может дать новое направление для исследований в области лечения возрастных заболеваний, связанных с потерей эластичности эпителиальных тканей.
Ученым давно известно, что эпителиальные ткани человека с возрастом теряют эластичность. Она участвует в патогенезе многих прогрессирующих заболеваний старения, включая затвердение артерий, тугоподвижность суставов, катаракту, болезнь Альцгеймера и слабоумие. Однако предыдущие исследователи полагали, что причиной потери был только “клей”, который запечатывает эпителиальные ткани, так называемые внеклеточные белки, а не сами клетки. Многие методы лечения заболеваний, вызванных потерей эластичности клеток, были основаны на этом предположении.
Но теперь эксперты из Университета Кларксона обнаружили, что отдельные эпителиальные клетки сами по себе становятся более жесткими с возрастом. Разработав новый метод атомно-силовой микроскопии (АСМ) для изучения клеток, они обнаружили, что модуль Юнга, показатель жесткости эпителиальных клеток, в пожилом (близком к старению) возрасте в два-десять раз выше, чем в молодых клетках. Это помогло объяснить, почему с возрастом кожа часто выглядит и ощущается более кожистой. Исследование также позволяет ученым взглянуть на проблему потери эластичности с новых позиций.
Эпителиальные клетки находятся в коже, а также в других тканях, которые выстилают поверхности тела, включая кровеносные сосуды, почки, печень, мозг, глаза и т. Д.
Чтобы изучить влияние старения и эластичности, Соколов, ассистент профессора физики и химии в Университете Кларксона и член Университетского центра передовой обработки материалов (CAMP) и его коллеги использовали быстрое старение эпителиальных клеток in vitro в физиологических условиях, а затем исследовали эластичность этих клеток.
Однако обычный жесткий АСМ-зонд слишком острый, чтобы быстро измерить клетки, пока они живы, и получить надежные статистические данные. Поэтому ученые добавили пятимикронный шарик из кремнезема к наконечнику АСМ.
“Этот шарик медленно давит на исследуемую клетку, в то время как АСМ обнаруживает деформацию, вызванную приложенным давлением. Чем меньше обнаруживается деформация, тем более жесткую клетку мы наблюдаем”, — объяснил эксперт.
Ученый предположил, что секрет находится в клеточном цитоскелете, самой жесткой части клетки.
Соколов и его коллеги нашли способ вывести цитоскелет на поверхность, удалив и вымыв все содержимое клеток, кроме цитоскелета. После этого ученые обнаружили, что увеличение жесткости старых клеток сильно коррелирует с количеством поверхностных волокон цитоскелета на единицу площади (поверхностная плотность).