Текст книги "Старение и антиэйджинг: медико-биологические подходы к увеличению продолжительности жизни и активному долголетию"

Глава 7. Клонально-кроветворная теория старения

В данной главе мы попытались сформулировать и обосновать свою авторскую точку зрения на процесс старения у человека и млекопитающих и возникновение возрастзависимых болезней цивилизации, а также научно аргументировать предложенную нами клонально-кроветворную теорию старения. Начнем изложение данной теории с установленного нами в предыдущей главе научного факта, полученного путем проведенного научно-теоретического анализа по выявлению молекулярно-биологического системообразующего фактора, формирующего и неуклонно поддерживающего процесс старения органов и тканей в организме человека и млекопитающих. Нами был сделан однозначный вывод о том, что этим фундаментальным требованиям системной биологии старения наилучшим образом удовлетворяют преимущественно собственные гемопоэтические стволовые клетки и гемопоэтические клетки-предшественники организма человека и животных. Именно эти долгоживущие клеточные системы формируют, поддерживают и усугубляют хроническое патологическое состояние кроветворения, называемое генетиками во всем мире клональным гемопоэзом (Jaiswal et al., 2022). Очевидно, что клональный гемопоэз формирует патоспецифические системные иммунные реакции организма человека на патологические антигены, трансформированные, поврежденные или пострадавшие собственные клетки и ткани организма млекопитающих, является ведущей причиной возникновения и прогрессирования основных возрастзависимых заболеваний человека и стал основной причиной внезапной смерти людей в 40% случаев (Jaiswal et al., 2014).

Очевидно, что ГСК и ГКП в организме эукариот, с одной стороны, являются родоначальниками всех клеток крови, создают и формируют весь многомиллиардный объем клеточных систем циркулирующей в организме человека и млекопитающих крови, а с другой стороны, отвечают за создание клеточно-гуморального врожденного и приобретенного иммунитета человека и формирование всех иммуноспецифических защитных и адаптивных реакций организма человека и животных на возможную смертельную угрозу (бактерии, вирусы, простейшие, химические антигены и т.д.). Именно они обеспечивают выживание живого организма, а также организуют регенерацию тканей организма и системную коррекцию внутриклеточных нарушений, возникающих в ответ на стресс, повреждение и неопластическую трансформацию в дифференцированных клетках организма.

ГСК и ГПК несут центральную системообразующую функцию по организации системы защиты всех поврежденных клеток органов и тканей организма. Эта функция ГСК обусловлена подготовкой, формированием и реализацией ими специализированного иммунного ответа на любой патогенный фактор или полученное соматической клеткой повреждение. Роль и участие ГСК и ГПК являются важнейшими в судьбе каждой поврежденной специализированной клетки организма человека и млекопитающих.

Рис. 2. Внутриклеточные молекулярно-биологические изменения

в дифференцированной клетке (нейроне), возникающие в результате стресса и (или) повреждения: нейровоспаление, митохондриальная

дисфункция, ненормальный метаболизм РНК, нарушение аксонального транспорта, стресс эндоплазматического ретикулума, оксидативный стресс, эксайтотоксичность, протеасомные нарушения и т. д.

Возникает резонный вопрос: как ГСК участвуют в судьбе каждой поврежденной клетки? Оказывается, что самым непосредственным образом! В результате стрессового воздействия различных экстремальных факторов внешней и внутренней среды на дифференцированные клетки в процессе всей жизни живого организма возникают достаточно типичные внутриклеточные молекулярно-биологические нарушения (рис. 2), которые, как правило, ведут к формированию дополнительных соматических мутаций их генов. Мутирующие гены характеризуются избыточной патологической экспрессией транскриптов (иРНК, тРНК и др.) и появлением в цитоплазме клетки патологических тканеспецифических (онкоспецифических, нейроспецифических, кардиовазоспецифических, аутоиммунных и т.д.) белков (в зависимости от локализации патологического процесса), которые в результате накопления в цитоплазме клетки приводят к нарушению работы внутриклеточной машинерии этой клетки. Скопившиеся в клетке патологические белки, называемые еще белками накопления, практически не могут быть выведены из специализированной тканеспецифической клетки обычными инструментами внутриклеточного и межклеточного транспорта, что приводит к неустойчивости генома этих дифференцированных клеток. Именно формирование геномной неустойчивости специализированных дифференцированных клеток в итоге и предопределяет их встречу с ГСК и ГПК в поврежденной ткани, которая вершит их судьбу и определяет конечный финал всех пострадавших клеточных систем и систем их микроокружения. Попытки сбалансировать неустойчивый геном пострадавшей специализированной клетки в ткани сначала принимают на себя специализированные иммунокомпетентные клетки (НК-клетки, НКТ-клетки, гамма-дельта Т-клетки, макрофаги и различные типы Т-клеток) крови. Они выходят из сосудов через сосудисто-тканевые барьеры в поврежденную ткань и формируют воспаление вокруг них. При неэффективности ИКК стабилизировать неустойчивость генома в этих клеточных системах на градиент концентрации воспаления в ткани приходят сначала собственные тканеспецифические СК (нейральные, мезенхимальные, печеночные и т.д.), и если они не справляются, то основную регуляторную роль берут на себя ГСК и ГПК, которые или запускают апоптоз в этих клетках, или нормализуют их работу путем регуляторного воздействия каскада собственных цитокинов. В случае неэффективности прямого управляющего и регуляторного воздействия собственных ГСК и ГПК на поврежденную специализированную клетку, они уходят в свои ниши и формируют системный иммунный ответ организма относительно этих поврежденных специализированных клеток. Таким системным ответом ГСК и ГПК на поврежденные клетки становятся или иммунотолерантность собственной иммунной системы к патологическим антигенам этой клетки или к самим клеткам, или иммуноагрессивность к этим клеткам, направленная на антигены этих клеточных систем или на сами клетки.

Особенно наглядно роль и значение ГСК в судьбе поврежденных и стареющих специализированных клеток иллюстрируют взаимоотношения их с опухолевыми клетками в процессе канцерогенеза, обусловленного накоплением онкоспецифических белков в цитоплазме ОК. Мы уже начали обсуждать этот аспект в предыдущей главе, а в этой главе хотелось бы остановиться на нем более доказательно, с опорой на научные факты. Неустойчивость хромосом тканеспецифических ОК при раке была отмечена еще в нач. ХХ Теодором Бовери. Другие исследователи рака тоже показали, что накопление мутаций в генах приводит к нестабильности генов (Urh et al., 2005). В дальнейшем было подтверждено, что анеуплоидии (дополнительные хромосомы или отсутствие хромосом) непременно ведут к неустойчивости кариотипа (Hassold et al., 2007). Установлено, что появление случайных мутаций в опухолевых СК приводит к генерации дефектных белков (Loeb, 1976), а хромосомная нестабильность приводит к появлению мутаций в онкогенах и генах-онкосупрессорах в опухолевых клетках органов и тканей (Reya et al., 2001). Дифференцированные тканеспецифические клетки с неустойчивым геномом становятся подобными эмбриональным СК, которые крайне нестабильны и способны трансформироваться в раковые клетки (Snyder et al., 2001).

Почему специализированные клетки организма человека и высших млекопитающих реагируют на стресс неустойчивостью генома собственных высокодифференцированных клеток? Это сбой системы или способ выживания? Есть мнение, что неустойчивость генома поврежденных дифференцированных клеток, например в случае канцерогенеза, вообще может рассматриваться как одна из форм нового видообразования живых существ на Земле. Эта точка зрения была впервые сформулирована Peter Duesburg из University of California Berkeley CA, USA (Duesberg et al., 2011) в статье Is carcinogenesis a form of speciation? в журнале Cell Cycle. Исследователями было доказано, что неустойчивость генома и кариотипа опухолевых клеток это путь к образованию нового вида клеточных систем эукариот или к канцерогенезу, завершающемуся летальной анеуплодией этих клеток (рис. 2).

В других случаях неустойчивость генома поврежденных высокодифференцированных клеток может завершиться его стабилизацией и компенсацией за счет механизма саногенеза клетки, обусловленного молекулярным ремонтом повреждения. Некоторые исследователи считают, что именно нестабильность генома поврежденных дифференцированных клеток позволяет осуществить обратимость трансформации опухолевых клеток при дифференцировке в нормальные клетки, именно из-за нестабильности дефектных белков (Васильев, 1986). Другими словами, в каждой дифференцированной клетке есть программа самореставрации, которая способна устранить неустойчивость генома и любая поврежденная клетка имеет потенциал «вернуться в строй» и продолжить свое нормальное функционирование. В ряде случаев поврежденная дифференцированная клетка уйдет в программную клеточную гибель (апоптоз) и самоликвидируется, а ее останки будут утилизированы очистными системами организма.

Мы не собираемся обсуждать в этой книге роль и значение неустойчивости генома в многообразии видообразования живых существ на нашей планете или правомерность концепции Питера Дьюсберга, а лишь подчеркнем общепризнанность факта неустойчивости генома в судьбе поврежденных дифференцированных клеток и роль данного факта для понимания молекулярных процессов в этих клетках. Однако независимо от исхода поврежденной клетки ведущая роль в формировании судьбы этой стандартной модификации клеточной системы принадлежит не столько самим этим клеткам, сколько клеткам иммунной системы организма. Именно иммунный ответ организма на любое повреждение определяет судьбу поврежденных клеток. Таким образом, старение – это иммуноассоциированное и иммуноопосредованное постгеномное заболевание гемопоэтических предшественников организма, обусловленное формированием патоспецифического (онкоспецифического, нейроспецифического, кардиовазоспецифического и др.) возрастного клонального гемопоэза. Именно клетки иммунной системы и ГСК, являющиеся их родоначальниками, в конечном итоге определяют судьбу и исход постаревшей, перенесшей стресс или поврежденной высокодифференцированной специализированной клетки. Именно иммунокомпетентные клетки периферической крови и ГСК костного мозга человека и животных взаимодействуют с дифференцированной клеткой, находящейся в патологическом стрессовом состоянии или имеющей повреждение, и именно они обусловливают ее судьбу.

Рис. 3. Канцерогенез как форма нового видообразования или смертельной анеуплодии в результате неустойчивого кариотипа

(цит. по: Duesberg et al., 2011)

От активности собственных гемопоэтических предшественников зависят выживаемость этих клеток и их дальнейшая судьба. Агрессивная реакция (иммуноагрессивность) иммунной системы организма на эти клетки приведет к атаке собственных специализированных иммунокомпетентных клеток на них, формированию нейровоспаления вокруг них с последующей дегенерацией и в конечном счете к их смерти путем апоптоза (рис. 3).

В других случаях именно иммунный ответ, организованный собственными ГСК в виде направленного узкоспециализированного каскада клеточно-гуморальных ответов, формирует иммунотолерантность основных иммунокомпетентных клеток и приводит к тому, что патологическая клетка трансформируется в опухолевую клетку или опухолевую стволовую клетку, бурно размножается и пролиферирует при полном «попустительстве» собственной иммунной системы. Таким образом, в настоящее время доказано, что неустойчивость генома возникает в поврежденной или находящейся в стрессе высокодифференцированной клетке млекопитающих и человека и проявляется в различных повреждениях хроматина ядра этой клетки. При этом хорошо известны и уже описаны природные механизмы саногенеза и защиты стволовых клеток при различных повреждениях (al Zouabi, Bardin, 2020). На рис. 4 схематически представлены основные известные механизмы защиты СК при повреждении.

А на рис. 5 представлены схема основных молекулярных повреждений в дифференцированной клетке и пути репарации любой клетки в ответ на стресс, приводящий к дополнительным соматическим мутациям. Эти повреждения ДНК могут быть санированы само́й пострадавшей клеткой за счет активации внутриклеточных природных механизмов саногенеза.

Рис. 4. Нейровоспаление, обусловленное агрессивной иммунной реакцией, приводит к дегенерации и смерти нейрона

Рис. 5. Природные механизмы защиты стволовых клеток от повреждения ДНК путем репарации, удаления или выхода из клеточного цикла

(цит. по: L. al Zouabi and A.J. Bardinб 2020).

A – ремонт: в зависимости от состояния клеточного цикла клетки клетка подвергается ремонту либо за счет негомологичного соединения концов (NHEJ) (верхняя панель), либо за счет гомологичной рекомбинации (HR) (нижняя панель). NHEJ – это быстрый и эффективный механизм, используемый покоящимися стволовыми клетками, когда они сталкиваются с повреждениями. Он включает лигирование разорванных концов и часто приводит к появлению небольших делеций, но также может приводить к транслокации и перестройкам генома. HR используется, если клетка циклически повторяется и проходит S-фазу, дублируя свои хромосомы, обеспечивая шаблон для восстановления поврежденной хромосомы. Обычно это более точная репарация, чем NHEJ, хотя ошибочный выбор гомологичной хромосомы, а не сестры может привести к потере гетерозиготности (LOH).

B – выведение апоптозом. Некоторые клетки скорее подвергаются апоптозу, чем ремонтируются. Если этот механизм используется преимущественно в стволовых клетках, существует более высокая вероятность истощения стволовых клеток. C – выход из клеточного цикла: дифференцировка (верхняя панель) при повреждении ДНК или пребывание в состоянии покоя.

Рис. 6. Общая схема ответа клетки на стресс, приводящий к дополнительным соматическим мутациям: 1 – двухцепочечные разрывы (ДЦР);

2 – изменение структуры хроматина высших порядков; 3 – сталлирование репликативной вилки; 4 – ингибирование активности топоизомераз;

5 – генотоксическое воздействим химических реагентов. РК – репликативный комплекс; Topo I, II – топоизомераза I, II; +Р – фосфорилирование (цит. по: Богачев, Шурдов, 2008)

Очевидно, что окончательный исход поврежденной специализированной клеточной системы предопределен не только ее потенциальными способностями к самореставрации и саногенезу, но еще и выраженностью нейровоспаления, сформированного доминирующими клонами гемопоэза и их системными иммунными реакциями в виде иммуноагрессивности или иммунотолерантности к этим пострадавшим клеткам.

Объясняют эти феномены иммунной памятью иммунокомпетентных (плазматические клетки, В-клетки памяти, Т-клетки памяти) клеток периферической крови (Киселевский, 2015). Однако совсем недавно на модели искусственных бактерий группой немецких исследователей под руководством проф. Michael H. Sieweke из Дрезденского университета (Германия) было доказано, что в иммунной памяти определяющее место занимают не столько иммунные плазмоцитарные клетки памяти и другие иммунокомпетентные клетки памяти периферической крови, сколько именно ГСК и ГПК, которые являются ответственными за формирование полноценного адаптивного (гуморально-опосредованного и клеточно-опосредованного) иммунного ответа в отношении бактерий, вирусов, поврежденных высокодифференцированных клеток и демонстрируют стойкую иммунную память всего организма. По мнению немецких ученых, именно ГСК формируют специализированный иммунный ответ на ранее встреченные антигены на уровне врожденного иммунитета (Laval et al., 2020). Накопление в процессе жизни человека и животных дополнительных соматических мутаций в ГСК и гемопоэтических предшественниках, а также накопление ДСМ в ГСК в результате взаимодействия с различными патогенами инфекционных и вирусных болезней, онкогенами и канцерогенами, возникающими в клетках в результате экстремальных воздействий окружающей среды, техногенных факторов и катастроф или эндогенных воздействий самого организма, приводят к формированию моментальных системных клеточно-гуморальных иммунных ответов на повторную встречу с уже известным антигеном. Как утверждают проф. Michael H. Sieweke и его команда из Дрезденского университета (Там же), в основе этого иммунного инструмента лежит формирование эпигенетической закладки над ДНК гемопоэтических прогениторов с маркером CD34⁺ в виде C/EBPb-белка. Эпигенетически зависимая от C/EBPb-белка иммунная память ГСК поддерживает пожизненную продукцию иммунных клеток и может напрямую реагировать на инфекцию, онкогены и другие неспецифические антигены. Они показали, что острая иммунная стимуляция искусственной бактерией (липополисахаридом – ЛПС) индуцировала только временные изменения количества, состава, потомства и экспрессии генов ГСК, но происходили устойчивые изменения доступности специфических энхансеров миелоидной линии, что повышало чувствительность ассоциированных иммунных генов к секрециям путем вторичной стимуляции. Функционально это было связано с усилением миелопоэза предварительно экспонированных ГСК и улучшением врожденного иммунитета. Доступные миелоидные энхансеры были обогащены мишенями C/EBPb, а делеция C/EBPb стерла долговременную запись ЛПС-индуцированных эпигенетических меток и экспрессии генов. Таким образом, кратковременная иммунная передача сигналов может индуцировать C/EBPb-зависимую доступность хроматина, что приводит к формированию иммунитета, обученного ГСК, во время вторичной инфекции или повторной встречи с любым другим известным антигеном. Это устанавливает новый механизм иммунитета и того, как история инфекции может быть эпигенетически вписана в память ГСК как неотъемлемая функция памяти врожденного иммунитета.

Механизм регуляции и управления ГСК любой из поврежденных известных 230 типов высокодифференцированных клеток различных тканей организма человека основан на межклеточном взаимодействии ГСК и ГКП с этими клетками. Путем горизонтального (внутри ткани и (или) органа) и (или) вертикального (между органами) информационного переноса и микровезикулярного транспорта экзосом, ГСК и ГПК обмениваются посредством экзосом с патологическими клетками-мишенями внутриклеточным содержимым (биологически активными веществами, белками и РНК). Эпигенетические и постгеномные (преимущественно протеомные) изменения молекулярно-биологической структуры ГСК, формируемые в результате межклеточного взаимодействия с патологическими клетками, приводят в одном случае к ремонту поврежденных клеток, в другом – к их выведению в апоптоз или, в третьем случае, их переводу в состояние покоя (Go-фаза клеточного цикла). Патоспецифические (онкоспецифические, нейроспецифические, кардиоспецифические и т.д.) белки, попадая в цитоплазму ГСК, могут привести к формированию раковых стволовых клеток, формирующих различные лейкозы, микроиммунизировать ГСК и генетически трансформировать их, а также запустить в них апоптоз или сформировать патологические клоны кроветворения, которые с течением времени будут неуклонно расширяться в размере молекулярно-биологических изменений, объеме клона ГСК и в увеличении количества потомков клона ГСК в циркулирующей крови человека и животных.

Формирование определенного клона стволовых клеток – это победа определенной группы тканеспецифических СК в соревновании с другими подобными СК на выживание и реальная возможность беспрепятственной репродукции. Это получение этими СК «золотой медали» за «выигрыш» на правах самого сильного: «Победитель получает все!» «Победивший в соревновании» клон СК приобретает эгоистические функции физического и биологического доминирования над другими подобными и более низкими по рангу тканеспецифическими СК организма, имеет неограниченные возможности для расширения в существующих тканевых нишах и получает преимущественное право на беспрепятственное размножение своего клона в периферической крови. А «проигравший» клон или клоны СК вынуждены отойти в сторону (в ниши) «на покой» и находиться большую часть своей жизни в Go-состоянии. Если «побеждает» определенный патоспецифический (онкоспецифический, нейроспецифический, кардиоспецифический) клон, то он формирует клиническую картину соответствующей болезни: злокачественной опухоли, нейродегенерации, системного атеросклероза, цирроза, диабета и т. д. Если «побеждает» клон СК с незначительными молекулярно-биологическими нарушениями, он определяет системную инволюцию клеток и тканей, характерную для обычного старения определенных тканей или органов. Возможна «победа» 2—3 и более клонов, имеющих как патологическую сердечно-сосудистую направленность, так и дегенеративно-дистрофическую составляющую.

Формирование доминирующего клона (клонов) ГСК в костном мозге и увеличение количества их потомков в циркулирующей крови человека и высшего млекопитающего приводят к моно– и олигоклональности гемопоэза, определяют преимущество данного клона (клонов) ГСК и его потомков перед другими ГСК в кроветворении организма, и он (они) постепенно и системно начинает преобладать физически и функционально в микроциркуляторном русле человека или животных. Клональность кроветворения ставит доминирующие патоспецифичные клоны ГСК на вершину иерархии всех клеток организма, их функциональность становится определяющей и управляющей в биологическом состоянии гомеостаза организма, и именно клональный гемопоэз формирует патогенез болезней цивилизации или возрастзависимых болезней. Это подтверждено новыми знаниями о ГСК и ГКП (Pui-Yu Ho et al., 2022).

Как мы уже отмечали, даже в здоровом состоянии все существующие клоны ГСК являются самыми «медленными» клетками в организме человека: их клеточный цикл составляет от 22 до 50 нед., или почти 360 дней. В соответствии с математической теорией систем (Винер, 1989; Неймарк, 1985) «управляющей в любом системном процессе является самая медленная фаза». Поэтому ГСК как самая «медленная» в организме клетка формирует все регуляторные иммунные реакции и управляет всеми системообразующими процессами. При насыщении определенных групп клонов ГСК патоспецифическими белками они начинают быть в континууме всех существующих в организме человека 50—200 тыс. ГСК и гемопоэтических предшественников еще более «медленными» клеточными системами среди всех клонов ГСК.

Они начинают управлять, доминировать в костном мозге, а их потомки – в циркулирующей крови, а также ингибировать другие клоны ГСК, нарушая поликлональность кроветворения. Сегодня очевидно, что именно поликлональность кроветворения – это залог здоровья и долголетия млекопитающего и человека. Расширение объема доминирующего клона ГСК и увеличение количества его потомков в центральной и периферической крови ставят все другие клоны ГСК в подсистему к доминирующим клонам ГСК, и это создает доминирующему клону самые благоприятные условия для репродукции и выживания в организме человека или высшего млекопитающего. Поэтому формирование клонального гемопоэза – это способ доминирования ряда клонов ГСК среди равных клонов клеточных участников кроветворения.

Рис. 7. Механизм формирования клональности стволовых клеток: «соревнование» клеток отбирает клетки «победителя» и отсеивает менее подходящие клетки «проигравшего» (цит. по: al Zouabi, Bardin, 2020).

A – дифференциальные уровни Myc вызывают конкуренцию клеток как у дрозофилы (предшественники в диске), так и в клетках млекопитающих (развивающиеся эпидермальные клетки мыши и эпидермис взрослого человека). Этот рисунок показывает, что мутанты Myc являются «проигравшими» и уступают место соседним клеткам дикого типа (WT). Дополнительные уровни Myc также делают клетки «победителями» по сравнению с клетками WT (не показаны). B – повреждение ДНК создает различия в приспособленности, и это может стимулировать клеточную конкуренцию. Облучение гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников мыши вызывает повреждение ДНК, что приводит к повышению уровня Trp53. Когда эти клетки трансплантируются мышам с необлученными клетками (через 4 дня после облучения), облученные клетки вытесняются необлученными клетками, которые имеют более низкие уровни Trp53 и более высокую экспрессию более конкурентных сигнальных молекул. Таким образом, повреждение ДНК посредством облучения создает длительный статус клетки «проигравшего», вызывая опосредованный p53 апоптоз или остановку клеточного цикла.

C – клоны стволовых клеток с более высокими уровнями COL17A1 и Mycn становятся «победителями» в эпидермисе кожи мыши.

Геномный стресс приводит к протеолитической деградации COL17A1 и таким образом приводит к разным уровням экспрессии COL17A1 в эпидермисе. Клетки с более высокими уровнями COL17A1 превосходят клетки, экспрессирующие более низкие уровни, посредством

симметричного деления клеток и устранения проигравших.

Более высокая экспрессия COL17A1 поддерживает фенотип здоровой

кожи, тогда как дефицит COL17A1 вызывает атрофию, ломкость,

диспигментацию и алопецию кожи

Кроме получения режима благоприятствования в функциях саморепродукции клеток крови доминирующий клон (клоны) ГСК принимает самое активное участие в продуцировании и формировании функциональности большей части иммунокомпетентных клеток циркулирующей крови, а также моделировании специфичных ответных иммунных реакций на различные раздражители внешней и внутренней среды. Иммунокомпетентные потомки доминирующего клона ГСК становятся главными регуляторными и управляющими системами организма всех млекопитающих, и под их управлением начинают находиться все известные типы клеток организма человека.

Клональность кроветворения формируется патоспецифическими изменениями геномной и протеомной структуры ГСК, происходящей за счет мутаций в генах клональности, и это в результате приводит к накоплению новых критических дополнительных соматических мутаций в них. Это явление приводит к формированию патоспецифических свойств клонов ГСК и ГКП, а их потомки всецело доминируют в циркуляторном русле организма (Jaiswal, Ebert, 2019; Mitchell et al., 2022).

Как отмечает в своем научном обзоре, посвященном клональности гемопоэза, S. Jaiswal (2020), революция в области анализа отдельных клеток выявила гетерогенность популяций определенных типов клеток и сегодня признается, что клональная экспансия отдельных клеток лежит в основе этиопатогенеза целого ряда заболеваний, таких как рак, сосудистые заболевания, цирроз и нейродегенерации (Chappell et al., 2016; Dobnikar et al., 2018; Misra et al., 2018; Sheikh et al., 2015).

При этом формирование клональности стволовых клеток и клеток-предшественников – это общее возрастное системное явление для всех долгоживущих клеточных систем в организме. Парадокс заключается в том, что, например, множественные предшественники гладкомышечных клеток дают начало нормальной артериальной стенке во время развития и ремонта повреждения стенки сосуда, но несколько избранных предшественников патоспецифического клона внутри стенки участвуют в формировании атеросклеротических бляшек (Chappell et al., 2016; Jacobsen et al., 2017; Misra et al., 2018; Kabir et al., 2022). Кроме того, при возрастном клональном кроветворении стволовые клетки, несущие соматические мутации, дают доминантные варианты лейкоцитов, а появление патоспецифических клонов связано с повышенным риском серьезных заболеваний, ассоциированных с атеросклерозом, инфарктом миокарда и ишемическим инсультом (Jaiswal, Lybbi, 2020; Jaiswal et al., 2017; Kabir et al., 2022). Завершенные исследования на людях указывают на подобное прогрессирующее накопление мутантных соматических клонов в эпителиальных клетках различных органов, что характерно и для нормального старения (Martincorena et al., 2015, 2018; Moore et al., 2020; Yoshida et al., 2020). Показано, что ДСМ со временем накапливаются во всех клетках (Welch et al., 2012; Martincorena, Campbell, 2015; Blokzijl et al., 2016; Hoang et al., 2016). Эти ДСМ чаще всего представляют собой замены оснований (известные как однонуклеотидные варианты), небольшие вставки или делеции (indels) или изменения числа копий больших хромосомных областей (известные как структурные варианты). По оценкам, ГСК приобретают примерно 20 соматических мутаций в год во всем геноме (Lee-Six et al., 2018; Osorio et al., 2018) и примерно 0,1 мутации в год в экзонах, кодирующих белок (Welch et al., 2012), подавляющее большинство из которых являются однонуклеотидными вариантами.

В костном мозге только долгоживущие ГСК обладают способностью к самообновлению на протяжении всей жизни организма (Reya et al., 2001). Поэтому в большинстве случаев только мутации, возникающие в ГСК, сохраняются на протяжении всей жизни человека. Учитывая, что на человека приходится примерно от 50 до 200 тыс. ГСК, считается, что к 70 годам у людей насчитывается от 350 тыс. до 1,4 млн кодирующих мутаций в пуле ГСК. Если хотя бы одна из этих мутаций способна обеспечить селективное преимущество в отношении ГСК, в котором она возникает, клональная экспансия в крови должна быть обычным явлением при старении (Jaiswal, Ebert, 2019). Действительно, это явление, называемое клональным гематопоэзом, тесно связано со старением и показано в нескольких исследованиях лиц, отобранных для исследования гематологических нарушений (Xie et al., 2014; Genovese et al., 2014; Jaiswal et al., 2014; McKerrell et al., 2015; Acuna-Hidalgo et al., 2017; Coombs et al., 2017).

Необходимо отличать нормальное кроветворение от клонального гемопоэза. Периферическая кровь поддерживается на протяжении всей жизни человека гемопоэтическими стволовыми клетками костного мозга, которые определяются их способностью к устойчивому самообновлению и многолинейной дифференцировке (Orkin, Zon, 2008). В стационарных условиях разнообразный пул клонов HSC поддерживается в гомеостатическом равновесии и способствует поликлональному кроветворению. При нормальном старении диверсификация соматического генома в отдельных ГСК происходит с низкой, но обнаруживаемой частотой и распространяется во время самообновления ГСК. В нормальных ГСК соматические мутации имеют возрастную характеристику, которая состоит из переходов C> T в тринуклеотидных последовательностях NCG, возникающих в результате спонтанного дезаминирования 5-метилцитозина до тимина (Osorio et al., 2018). Эти замены оснований накапливаются в геномах ГСК со скоростью ~ 14 мутаций в год, включая экзонные мутации со скоростью ~ 1 каждые 10 лет (Welch et al., 2012; Osorio et al., 2018); стационарное поликлональное кроветворение отражает сбалансированный состав многих индивидуальных клонов, каждый из которых теоретически определяется отдельным набором соматических генетических изменений. Клональный гемопоэз (CH) определяется несбалансированным вкладом одного клона ГСК в периферическую кровь и может возникать в результате нейтрального дрейфа или направленного отбора. При нейтральном дрейфе все клоны имеют равные шансы внести свой вклад в пул самообновляющихся ГСК, но случайные процессы, такие как истощение стволовых клеток, приводят к фиксации одних клонов и потере других. При положительном отборе соматические изменения опосредуют преимущества селективного роста конкретных клонов ГСК по сравнению с другими, что приводит к клональному доминированию.