De salamandersoort bestudeerd door de groep van Yoon: Red-spotted salamander Notophthalmus viridescens. Door salamanders te bestuderen, die opmerkelijke regeneratieve vermogens hebben, hebben onderzoekers ontdekt dat de aanwezigheid van senescente cellen het proces van regeneratie van ledematen versnelt. De cellen scheiden factoren af die rijpe spiervezels signaleren om te transformeren in voormalige spiercellen, wat regeneratie bevordert. Deze bevinding kan onderzoekers helpen begrijpen waarom mensen beperkte regeneratiemogelijkheden hebben en mogelijk nieuwe behandelingen voor ouderdomsziekten ontwikkelen. Krediet: Maximina Yun
Wetenschappers hebben aangetoond dat zogenaamde senescente cellen, dat wil zeggen cellen die permanent zijn gestopt met delen, de aanmaak van nieuwe spiercellen bevorderen om de regeneratie van verloren ledematen in salamanders te bevorderen.
Senescente cellen, geassocieerd met veroudering en ziekte, kunnen regeneratieve eigenschappen hebben. Bij het bestuderen van salamanders ontdekten onderzoekers dat senescente cellen de regeneratie van ledematen versnellen door spiervezels te signaleren om te dedifferentiëren, wat zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor ouderdomsziekten.
Senescente cellen zijn cellen die permanent zijn gestopt met delen als reactie op cellulaire stress, maar die niet zijn gestorven. Naarmate organismen ouder worden, neemt het aantal senescente cellen in het lichaam toe. Deze opbouw wordt momenteel beschouwd als een kenmerk van veroudering en is in verband gebracht met een verscheidenheid aan ziekten, waaronder kanker. De ware aard van deze cellen kan echter complexer en contextafhankelijk zijn.
Een groeiend aantal bewijzen suggereert dat senescente cellen ook gunstige effecten kunnen hebben, zoals het genezen van wonden of het voorkomen van weefsellittekens. “Een paar jaar geleden ontdekte onze groep dat senescente cellen aanwezig waren in de belangrijkste stadia van de regeneratie van salamanderledematen. Interessant is dat andere groepen deze cellen vervolgens in andere regeneratiecontexten hebben gevonden, ook bij zoogdieren. Daarom wilden we zien of deze cellen bijdragen op welke manier dan ook kan het zichzelf vernieuwen”, legt dr. Maximina Yon uit, onderzoeksgroepleider bij het Center for Regenerative Therapies Dresden (CRTD) en de Physics of Excellence (PoL)-groep aan de TU Dresden en het Max Planck Instituut in[{” attribute=””>Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG).
Senescent Cells Promote Regeneration
The researchers in Yun’s group study salamanders. These animals have unique regeneration abilities and are able to re-grow many organs of their bodies, including lost limbs. “Salamander limb regeneration is a fascinating process. In a matter of weeks, they re-grow a fully functional limb,” explains Dr. Yun.
To check if the presence of senescent cells influences the limb regeneration process, researchers in the Yun group found a way to modulate the number of senescent cells in the wound. The team observed that the presence of senescent cells enhanced the regeneration process.
“When more senescent cells were present in the wound, the animals developed a larger regeneration bud, or – as we call it – blastema. This is a collection of cells that are going to form all the needed tissues in the new limb. The larger the blastema, the more cells are there to regrow the limb and the quicker the regeneration process. The presence of senescent cells seemed to ‘fuel’ the regeneration process,” Dr. Yun says.
“Zombie” Signaling Promotes New Muscle Cells
Looking more closely at the blastema with and without the influence of the senescent cells, the Yun team uncovered a new mechanism that enhances the regeneration process and found that the presence of senescent cells increased the number of regenerating muscle cells. They showed that senescent cells secrete factors that stimulate nearby muscle tissue to take a developmental step back and produce new muscle.
“Our results show that senescent cells use cell-cell communication to influence the regeneration process. They secrete molecules that signal to mature muscle fibers to dedifferentiate into muscle progenitor cells. These cells can multiply themselves as well as differentiate into new muscle cells, thereby enhancing the regeneration process. This signaling appears to be an important part of promoting regeneration,” says Dr. Yun.
For now, the group focused on muscle, one of the most important tissues in the regenerating limb. However, the team is already investigating whether senescent cell signaling also contributes to the regeneration of other tissues.
Lessons From the Salamanders
Yun’s group is working with salamanders to study regeneration and aging processes. “Salamanders are one of the few animal species that seem to defy the natural aging process. They do not develop typical signs of aging and do not accumulate age-related diseases such as cancer. They also have extraordinary healing abilities,” says Dr. Yun. The animals can regenerate almost any organ in their body.
Studying salamanders is helping Dr. Yun and her colleagues at the CRTD understand the principles of the regeneration process and, in the long run, may help solve the puzzle of why humans have very limited regenerative abilities.
Reference: “Senescent cells enhance newt limb regeneration by promoting muscle dedifferentiation” by Hannah E. Walters, Konstantin E. Troyanovskiy, Alwin M. Graf and Maximina H. Yun, 6 April 2023, Aging Cell.
DOI: 10.1111/acel.13826
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”