4 Minutės
Atrasta: ląstelės greitai išstumia atliekas, kad reprogramuotųsi po traumos
Mokslininkai nustatė greitą, dramatišką atliekų šalinimo elgseną pažeistose ląstelėse, kuri, atrodo, pagreitina jų sugrįžimą į kamieninių ląstelių panašią būseną. Šį procesą studijos autoriai pavadino „cathartocytosis“; jis buvo pastebėtas skrandžio audinyje ir susijęs su paligenoze (paligenosis) — neseniai aprašyta reprogramavimo programa, per kurią brandžios ląstelės atvirsta progenitorinėmis būsenomis, kad regeneruotų pažeistą audinį. Šis atradimas praplečia supratimą apie ląstelių reprogramavimą ir regeneraciją.
Komandą, vadovaujamą tyrėjų iš Washington University in St. Louis ir Baylor College of Medicine, aprašo cathartocytosis kaip beveik momentinį ląstelės atliekų ir organelių išstūmimą per plazminę membraną. Skirtingai nei lėtesnis, vidinis lizosomų atliekų skaidymas, šis greitas „išvalymas“ panašu, kad šalina brandžią, specializuotą funkcijinę įrangą, kad ląstelė galėtų sumažėti ir pradėti daugintis, taip prisidedant prie pažeidimo atkūrimo.
Mechanizmas ir eksperimentiniai įrodymai
Tyrėjai iš pradžių tikėjosi, kad su paligenoze susijęs „valymas“ vyks daugiausia per lizosomas — vidinę ir palaipsninę perdirbimo sistemą. Tačiau nuolatiniai išorinio atliekų buvimo stebėjimai paskatino gilintis. Pelės skrandžio pažeidimo modeliuose paligenozę vykdančios ląstelės dažnai rodė membranines ertmes ir išstūminėjo vidinius komponentus į aplinkinę erdvę — elgseną, kurios autoriai apibūdina kaip analogišką vėmimui.
Trijų pelių skrandžio ląstelių (pažymėtos numeriais 1–3) pavyzdys, rodantis, kaip jos išstumia ląstelės atliekas per membranų ertmes (baltos). (Jeffrey Brown/Washington University School of Medicine)
Naudodami laiku susietą mikroskopiją, audinių analizę ir molekulinius žymenis organelių šalinimui bei membranos pertvarkai, tyrėjai nustatė, kad cathartocytosis yra nuosekli paligenozės dalis, o ne vienkartinis artefaktas. Pirmasis autorius Jeffrey W. Brown, gastroenterologas iš Washington University, paaiškina, kad šis greitas „purškimas“ padeda ląstelėms pašalinti specializuotą įrangą, kuri kitaip trukdytų priimti mažesnį, proliferatyvų fenotipą, reikalingą audiniui atstatyti.
Nauda, kompromisai ir klinikinės reikšmės
Nors cathartocytosis gali pagreitinti regeneraciją, vyriausiasis autorius Jason C. Mills (Baylor College of Medicine) ir kolegos įspėja, kad jis turi biologinių kainų. Greitas vidinių komponentų išstūmimas gali skatinti vietinį uždegimą ir keisti audinio mikroaplinką, o tai potencialiai sudaro sąlygas mutacijoms išplisti, kai ilgai gyvenančios, mutacijų turinčios ląstelės grįžta į kamieninės ląstelės panašią būseną ir dauginasi.
Tyrėjai nurodo galimą ryšį tarp pakartotinio arba chroniško cathartocytosis vyresnėse skrandžio ląstelėse ir padidėjusios vėžio rizikos: uždegimas kartu su proliferacija sudaro palankią terpę mutuotoms klonoms plisti. Tuo pačiu cathartocytosis galėtų tapti nauju biomarkeriu priešvėžinėms pokyčiams; aptikus išorinį ląstelių atliekų kaupimą ar membranos pertvarkymo įvykius, būtų galima laiku pastebėti audinius, kuriuose vyksta rizikingas reprogramavimas prieš malignizaciją.
Gydymo strategijos galėtų siekti išnaudoti paligenozės ir cathartocytosis regeneracinį pranašumą kartu mažinant onkogeninį pavojų — pavyzdžiui, skatinti kontroliuojamus valymo maršrutus arba slopinti chronišką, uždegimu sukeltą reprogramavimą pacientams, kuriems gresia pavojus. Tyrimas paskelbtas žurnale Cell Reports.
Eksperto įžvalga
Dr. Elena Rivera, fiktyvi ląstelių biologė ir mokslo komunikatorė, turinti patirties regeneracinėje medicinoje, komentuoja: „Šis darbas išryškina biologijoje dažną kompromisą: greitis prieš tikslumą. Greitas reprogramavimas gali būti būtinas ūmiam remontui, tačiau jei audiniai nuolat praeina per šią būseną — ypač vyresniame amžiuje — padidėja netinkamų rezultatų rizika. Ateities tyrimai turėtų išaiškinti, kaip cathartocytosis reguliuojama skirtinguose organuose ir ar galime farmakologiškai nukreipti ląsteles į saugesnius perdirbimo kelius.“
Išvados
Cathartocytosis identifikavimas papildo mūsų supratimą apie tai, kaip brandžios ląstelės pertvarko save, kad taisytų pažeidimus. Greitai išstumdamos dideles, specializuotas struktūras, ląstelės gali prisiimti kamieninių ląstelių panašias savybes, kurios pagreitina regeneraciją — tačiau toks „trumpasis kelias“ taip pat gali sustiprinti uždegimą ir vėžio riziką, kai jis kartojasi arba tampa chroniškas. Tolimesni tyrimai reikalingi nustatyti, kiek plačiai cathartocytosis vyksta įvairiuose audiniuose ir ar jos privalumus galima atskirti nuo pavojų saugesniam terapiniam pritaikymui.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai