На какие части кишечника должно воздействовать лечение, чтобы продлевать жизнь?

Согласно гипотезе, минимальный набор мишеней миметика восстановления кишечника включает одну популяцию: зрелые всасывающие эпителиальные клетки по краям микроповреждений. Предполагается, что кратковременное усиление их эндоредупликации, то есть удвоения генома с увеличением размера клетки, воспроизводит физиологическую компенсацию утраченной поверхности и способно увеличивать оставшуюся продолжительность жизни старых мышей. Для проверки предлагается кратковременно вызвать экспрессию циклина E1 исключительно в зрелых клетках, одновременно обратимо ограничив их переход к митозу. Необходимый объём воздействия определяется площадью дефекта: суммарный прирост площади апикальной поверхности обработанных клеток должен как минимум равняться площади утраченного эпителия. Эта нижняя граница следует из геометрии дефекта. Достаточность такого покрытия для восстановления функции остаётся частью гипотезы. При меньшем охвате часть поверхности остаётся незакрытой. Обычное обновление кишечника сохраняется. Согласно гипотезе, для эффекта миметика не требуется, чтобы стволовые клетки делились интенсивнее, иммунная защита усиливалась или матрикс перестраивался активнее. Предполагается следующая причинная цепочка: компенсация утраченной поверхности сокращает время существования микродефектов, что уменьшает повторное повреждение и приводит к увеличению SPV_2.

Согласно этому предсказанию, увеличенные клетки остаются зрелыми всасывающими эпителиальными клетками и закрывают дефекты; новые стволовые клетки из них не образуются. Избирательное выключение эндоредупликации в популяции зрелых клеток устраняет положительный эффект, а её восстановление возвращает его. Если для продления жизни обязательно усиленное образование новых клеток, такой результат свидетельствует в пользу наборов гипотез 02 или 04.

Увеличенные зрелые клетки сохраняют свою идентичность и закрывают дефекты; новые стволовые клетки из них не образуются. Избирательное полное прекращение эндоредупликации в популяции зрелых клеток устраняет увеличение оставшейся продолжительности жизни, а восстановление эндоредупликации возвращает его. Если увеличение продолжительности жизни обязательно требует усиленного образования новых клеток, результаты свидетельствуют в пользу наборов гипотез 02 или 04.

Воспроизведение сигналов кишечной глии может продлевать жизнь за счёт защитного ответа лимфоидных клеток и эпителия даёт другое предсказание: При сохранённом базовом обновлении эпителия миметик увеличивает оставшуюся продолжительность жизни даже тогда, когда интенсивность дополнительного деления стволовых клеток поддерживают на исходном уровне. Увеличенные зрелые клетки остаются зрелыми всасывающими эпителиальными клетками и закрывают дефекты; новые стволовые клетки из них не образуются. Избирательное подавление эндоредупликации в популяции зрелых клеток устраняет пользу, а её восстановление возвращает эффект. Если для продления жизни необходимо усиленное образование новых клеток, результат будет свидетельствовать в пользу наборов 02 или 04.

Возвращение опоре податливости может помочь клеткам-предшественникам кишечного эпителия завершить восстановление ткани и способствовать продлению жизни даёт другое предсказание: При сохранённом базовом обновлении эпителия миметик увеличивает оставшуюся продолжительность жизни даже тогда, когда деление стволовых клеток остаётся на исходном уровне. Увеличенные зрелые клетки сохраняют свою идентичность и закрывают дефекты; новые стволовые клетки из них не образуются. Избирательное выключение эндоредупликации в популяции зрелых клеток устраняет положительный эффект, а её восстановление возвращает его. Если увеличение оставшейся продолжительности жизни требует усиленного образования новых клеток, это свидетельствует в пользу наборов 02 или 04.

Минимальный набор включает две популяции, которые отслеживают раздельно: активные Lgr5-положительные стволовые клетки крипт и исходно Lgr5-отрицательные Dll1-положительные секреторные предшественники, способные восстанавливать стволовую функцию. Миметик воспроизводит физиологическое восстановление крипты после случайной потери клеток, обеспечивающих её обновление. В качестве воздействия предлагаются короткие локальные импульсы R-спондина-1 для поддержки активных стволовых клеток и Wnt3a для вовлечения секреторных предшественников в восстановление. Согласно гипотезе, первая популяция обеспечивает обычное обновление, а вторая предотвращает редкие необратимые нарушения обновления, которые определяют долговременный исход. Набор состоит из двух популяций; необходимое число резервных клеток, отвечающих на воздействие в каждой уязвимой крипте, определяется вероятностью успешного восстановления, приведённой в cross_field_source. Стимуляция только активных стволовых клеток повышает средний уровень образования эпителиальных клеток, но сохраняется риск того, что крипта полностью утратит способность обновляться. Сокращение числа необратимо утраченных крипт должно поддерживать функцию кишечника и способствовать сохранению уровня SPV_2.

Согласно этому предсказанию, блокирование этой способности повышает частоту редких необратимых потерь крипт и устраняет преимущество в выживаемости, хотя средний пролиферативный ответ остаётся прежним. Вероятность восстановления зависит от числа доступных резервных клеток в соответствии с предсказанием модели. Если польза сохраняется после блокирования восстановительной функции резервных клеток, это поддержит гипотезу об ином минимальном наборе мишеней.

Увеличенные зрелые клетки сохраняют свою идентичность и закрывают дефекты; новые стволовые клетки из них не образуются. Избирательное полное прекращение эндоредупликации в популяции зрелых клеток устраняет увеличение оставшейся продолжительности жизни, а восстановление эндоредупликации возвращает его. Если увеличение продолжительности жизни обязательно требует усиленного образования новых клеток, результаты свидетельствуют в пользу наборов гипотез 02 или 04.

Воспроизведение сигналов кишечной глии может продлевать жизнь за счёт защитного ответа лимфоидных клеток и эпителия даёт другое предсказание: При одинаковом среднем числе новых эпителиальных клеток продолжительность жизни увеличивается только при сохранённой способности Dll1-положительных предшественников восстанавливать крипты. Полное блокирование этой способности повышает частоту редких случаев необратимой потери крипт и устраняет повышение выживаемости, хотя средний пролиферативный ответ остаётся прежним. Вероятность восстановления зависит от числа доступных резервных клеток в соответствии с предсказанием модели. Если увеличение продолжительности жизни сохраняется, когда резервные клетки перестают участвовать в восстановлении крипт, это будет свидетельствовать в пользу другого минимального набора гипотез.

Возвращение опоре податливости может помочь клеткам-предшественникам кишечного эпителия завершить восстановление ткани и способствовать продлению жизни даёт другое предсказание: При одинаковом среднем числе новых эпителиальных клеток жизнь продлевается только при сохранении способности Dll1-положительных предшественников восстанавливать крипты. Блокирование этой способности повышает частоту редких необратимых потерь крипт и устраняет преимущество в выживаемости, хотя средний пролиферативный ответ остаётся прежним. Вероятность восстановления зависит от числа доступных резервных клеток в соответствии с предсказанием модели. Если продление жизни сохраняется при блокировании восстановительной функции резервных клеток, это поддержит гипотезу об ином составе минимального набора клеточных мишеней.

Согласно гипотезе, миметик воспроизводит защитный ответ слизистой оболочки. Минимальный набор его клеточных мишеней состоит из двух популяций: врождённых лимфоидных клеток 3 типа с рецептором RET и эпителиальных клеток кишечника, отвечающих на интерлейкин-22. Предлагается кратковременное местное воздействие глиального нейротрофического фактора (GDNF) при наличии необходимого корецептора GFRα1. Оно воспроизводит действие веществ, выделяемых энтеральной глией, запускает выделение интерлейкина-22 лимфоидными клетками и последующую защитную программу эпителия. Энтеральная глия служит естественным источником сигнала, действие которого воспроизводит препарат, поэтому ответ самой глии для действия препарата не требуется. Необходим ответ двух указанных клеточных популяций. Требуемая доля отвечающих клеток неизвестна; проверяется, какую минимальную долю слизистой оболочки должно охватывать воздействие, чтобы защита сохранялась между циклами. Ответа только эпителиальных или только лимфоидных клеток недостаточно: эпителиальным клеткам необходим поддерживающий сигнал от клеток-посредников, а лимфоидным клеткам нужна ткань, которая реализует защитный ответ. Предполагаемая польза для SPV_2 связана с предотвращением повторного повреждения слизистой оболочки микроорганизмами.

Выключение RET только в этих лимфоидных клетках или блокирование рецепторного ответа на интерлейкин-22 в эпителии устраняет пользу. Прямое введение интерлейкина-22 должно восстанавливать эффект при выключении RET, но не при блокировании ответа эпителия на интерлейкин-22. Если миметик, непосредственно действующий на эпителий, даёт тот же долговременный эффект, для этого альтернативного препарата требуется меньше двух клеточных популяций.

Увеличенные зрелые клетки сохраняют свою клеточную идентичность и закрывают дефекты; новые стволовые клетки из них не образуются. Избирательное выключение эндоредупликации в популяции зрелых клеток устраняет пользу, а её восстановление возвращает эффект. Если продление жизни обязательно требует усиленного образования новых клеток, результат свидетельствует в пользу наборов 02 или 04.

Резервные клетки могут продлевать жизнь, восстанавливая кишечные крипты после утраты клеток, обеспечивающих обновление даёт другое предсказание: При одинаковом среднем числе новых эпителиальных клеток жизнь продлевается только при сохранённой способности Dll1-положительных предшественников восстанавливать крипты. Выключение этой способности повышает частоту редких необратимых потерь крипт и устраняет преимущество в выживаемости, хотя средний пролиферативный ответ остаётся прежним. Вероятность восстановления меняется в зависимости от числа доступных резервных клеток в соответствии с предсказанием модели. Сохранение пользы при выключении функции резервных клеток будет свидетельствовать в пользу другого минимального набора.

Возвращение опоре податливости может помочь клеткам-предшественникам кишечного эпителия завершить восстановление ткани и способствовать продлению жизни даёт другое предсказание: Согласно предсказанию этой гипотезы, миметик должен продлевать жизнь при сохранении ответа двух клеточных популяций: RET-положительных лимфоидных клеток и эпителиальных клеток, отвечающих на интерлейкин-22. Эффект должен сохраняться, даже если дополнительное привлечение предшественников секреторных клеток и перестройку матрикса удерживают на исходном уровне. Избирательное выключение RET в этих лимфоидных клетках или рецепторного ответа на интерлейкин-22 в эпителии должно устранять положительный эффект. Прямое введение интерлейкина-22 должно восстанавливать эффект при выключении RET, но не при выключении рецепторного ответа эпителия. Если миметик, действующий непосредственно на эпителий, даёт тот же долговременный эффект, для действия этого альтернативного препарата достаточно меньшего числа клеточных популяций.

Согласно предлагаемой гипотезе, минимальный набор включает две клеточные популяции: перикриптальные фибробласты, формирующие внеклеточный матрикс, и эпителиальные предшественники, воспринимающие механические свойства своей опоры. Предполагается, что миметик воспроизводит обратимое изменение матрикса при физиологическом восстановлении слизистой. Предлагается кратковременно и адресно доставлять в перикриптальные фибробласты старого кишечника малую интерферирующую РНК, подавляющую выработку лизилоксидазы (LOX). Затем выработка фермента должна восстановиться. Такое воздействие должно ограничивать образование новых жёстких сшивок при естественном обновлении матрикса. Предполагается воздействовать на обе популяции в пределах поражённых крипт и окружающей их стромальной оболочки. Точная доля крипт и необходимая степень изменения механических свойств пока неизвестны. Согласно гипотезе, восстановление податливости опоры позволяет эпителиальным предшественникам завершать регенерацию и дифференцировку. Эта же гипотеза предполагает, что при воздействии только на одну популяцию либо сохраняется прежняя механическая среда, либо отсутствует клеточный ответ на её изменение. Сокращение числа хронических повреждений с незавершённым восстановлением должно повышать SPV_2.

Увеличение оставшейся продолжительности жизни должно исчезать, если в эксперименте сохраняют исходную жёсткость матрикса, продолжая химическое воздействие. Восстановление податливости опоры другим способом должно возвращать эффект продления жизни. Избирательное выключение дополнительного ответа эпителиальных предшественников на механические изменения также должно устранять эффект продления жизни. Согласно этой гипотезе, усиление лимфоидной секреции или повышение доступности резервных предшественников само по себе не устраняет хронические дефекты, если механические свойства матрикса остаются прежними.

Увеличенные зрелые клетки сохраняют свою идентичность и закрывают дефекты; новые стволовые клетки из них не образуются. Избирательное полное прекращение эндоредупликации в популяции зрелых клеток устраняет увеличение оставшейся продолжительности жизни, а восстановление эндоредупликации возвращает его. Если увеличение продолжительности жизни обязательно требует усиленного образования новых клеток, результаты свидетельствуют в пользу наборов гипотез 02 или 04.

Резервные клетки могут продлевать жизнь, восстанавливая кишечные крипты после утраты клеток, обеспечивающих обновление даёт другое предсказание: При одинаковом среднем числе новых эпителиальных клеток продолжительность жизни увеличивается только при сохранённой способности Dll1-положительных предшественников восстанавливать крипты. Полное блокирование этой способности повышает частоту редких случаев необратимой потери крипт и устраняет повышение выживаемости, хотя средний пролиферативный ответ остаётся прежним. Вероятность восстановления зависит от числа доступных резервных клеток в соответствии с предсказанием модели. Если увеличение продолжительности жизни сохраняется, когда резервные клетки перестают участвовать в восстановлении крипт, это будет свидетельствовать в пользу другого минимального набора гипотез.

Воспроизведение сигналов кишечной глии может продлевать жизнь за счёт защитного ответа лимфоидных клеток и эпителия даёт другое предсказание: Миметик продлевает жизнь, если сохраняется взаимодействие RET-положительных лимфоидных клеток с эпителием, отвечающим на интерлейкин-22, даже когда интенсивность дополнительного привлечения секреторных предшественников и перестройки матрикса поддерживают на исходном уровне. Выключение RET только в этих лимфоидных клетках или блокирование рецепторного ответа на интерлейкин-22 в эпителии устраняет положительный эффект. Прямое введение интерлейкина-22 должно восстанавливать эффект при выключении RET, но не при блокировании рецепторного ответа эпителия. Если миметик, действующий непосредственно на эпителий, даёт тот же долговременный эффект, для этого альтернативного препарата набор из двух клеточных популяций избыточен.