4 Minuten
Atrasta: ląstelės greitai išstumia atliekas ir po traumos perprogramuojasi
Tyrėjai nustatė greitą, dramatišką atliekų šalinimo elgseną pažeistose ląstelėse, kuri, atrodo, spartina jų sugrįžimą į kamieninių ląstelių panašų būvį. Procesą tyrimo autoriai pavadino "cathartocytosis" (kathartocitozė) ir jis buvo pastebėtas skrandžio audinyje; jis siejamas su paligenoze, neseniai aprašytu perprogramavimo režimu, kurio metu subrendusios ląstelės grįžta į pirmykščius, progenitorinius būvius, kad atstatytų pažeistą audinį.
Komanda, vadovaujama mokslininkų iš Washington University in St. Louis ir Baylor College of Medicine, aprašo "cathartocytosis" kaip beveik akimirksniu įvykstantį ląstelės atliekų ir organelių išstūmimą per plazminę membraną. Skirtingai nei lėtesnis, vidinis arba lizosomų atliekamas skaidymas, ši greita išsivalymo forma, regis, pašalina brandžias, specifines funkcines struktūras, kad ląstelė galėtų susitraukti ir pradėti dalintis bei taip prisidėti prie žaizdų irimo.
Mechanizmas ir eksperimentiniai įrodymai
Tyrėjai iš pradžių manė, kad su paligenoze susijęs valymas vyks daugiausia per lizosomų degradaciją, vidinę ir palaipsninę perdirbimo sistemą. Tačiau nuolatiniai pastebėjimai apie ekstraląstelinį atliekinį medžiagų kaupimą paskatino gilintis toliau. Pelės skrandžio pažeidimo modeliuose paligenozę pereinančios ląstelės dažnai rodė membranos ertmes ir išstūmė viduląstelines medžiagas į aplinkinę erdvę — elgsena, kurią autoriai apibūdina kaip panašią į vėmimą.
Trijų pelių skrandžio ląstelių (pažymėtų 1–3) vaizdas, kuriuose matyti, kaip jos išstumia ląstelines atliekas per membranose susidariusias ertmes (baltos). (Jeffrey Brown/Washington University School of Medicine)
Naudodami laiko rezoliucijos mikroskopiją, audinių analizę ir molekulinius žymeklius organelių šalinimui bei membranos pertvarkymui, mokslininkai nustatė, kad "cathartocytosis" yra atkuriamas paligenozės komponentas, o ne atsitiktinis artefaktas. Pirmasis autorius Jeffrey W. Brown, gastroenterologas iš Washington University, paaiškina, kad šis greitas išsivalymas padeda ląstelėms įveikti specializuotų struktūrų trukdžius, kad jos galėtų perimti mažesnį, proliferacinį fenotipą ir prisidėti prie audinių regeneracijos.
Naudos, aukos ir klinikinės pasekmės
Nors "cathartocytosis" gali pagreitinti regeneraciją, vyresnysis autorius Jason C. Mills (Baylor College of Medicine) ir kolegos įspėja, jog tai turi biologinių kainų. Greitas viduląstelinių komponentų išstūmimas gali sukelti vietinę uždegiminę reakciją ir pakeisti audinio mikroaplinką, potencialiai skatindamas mutacijų plitimą, kai ilgai gyvenančios, mutacijų turinčios ląstelės sugrįžta į kamieninių ląstelių panašų būdą ir pradeda daugintis.
Tyrėjai atkreipia dėmesį į tikėtiną ryšį tarp pasikartojančios arba lėtinės "cathartocytosis" vyresnėjančiose skrandžio ląstelėse ir padidėjusios vėžio rizikos: uždegimas kartu su proliferacija sukuria palankią terpę mutuotoms klonoms plisti. Kartu su tuo "cathartocytosis" galėtų tapti nauju biomarkeriu ankstyvų priešvėžinių pokyčių nustatymui; ekstraląstelinių atliekų aptikimas ar membranos pertvarkymo įvykiai galėtų signalizuoti apie audinius, kuriuose vyksta rizikingas perprogramavimas prieš jų piktybinę transformaciją.
Gydymo strategijos galėtų siekti panaudoti paligenozės ir "cathartocytosis" regeneracinį pranašumą, tuo pačiu mažinant onkogenišką riziką — pavyzdžiui, skatinant kontroliuojamas atliekų šalinimo kelią arba slopinant chroniškai uždegimu sukeltą perprogramavimą rizikos grupėse. Tyrimas publikuotas žurnale Cell Reports.
Ekspertės komentaras
Dr. Elena Rivera, hipotetinė ląstelių biologė ir mokslo komunikatorė, turinti patirties regeneracinėje medicinoje, komentuoja: "Šis darbas atskleidžia klasikinius biologijoje pasitaikančius kompromisus: greitis prieš tikslumą. Greitas perprogramavimas gali būti būtinas ūmiam audinių remontui, tačiau jei audiniai nuolat praeina šį būvį — ypač vyresniems asmenims — padidėja maladaptyvių rezultatų tikimybė. Tolesni darbai turėtų nustatyti, kaip 'cathartocytosis' reguliuojama skirtinguose organuose ir ar galime farmakologiškai nukreipti ląsteles saugesnėn perdirbimo kryptyn."
Išvados
"Cathartocytosis" nustatymas plečia mūsų supratimą apie tai, kaip subrendusios ląstelės pertvarko savo turimą įrangą, kad išgydytų pažeidimus. Greitai išstumdamos stambią, specializuotą struktūrą, ląstelės gali perimti kamieninėms ląstelėms būdingas savybes ir taip pagreitinti regeneraciją — tačiau toks trumpasis kelias gali didinti uždegimą ir vėžio riziką, jei jis kartojamas arba yra lėtinis. Reikės tolesnių tyrimų, kad būtų nustatyta, kiek plačiai "cathartocytosis" paplitusi įvairiuose audiniuose ir ar jos privalumus galima atskirti nuo pavojų naudojant saugesnes terapines strategijas.
Quelle: sciencealert
Kommentar hinterlassen