Клетките, подложени на клетъчна смърт, защитават съседите си, за да поддържат целостта на тъканите.
За да се даде възможност за обновяване на тъканите, човешките тъкани постоянно елиминират милиони клетки, без да застрашават целостта, формата и свързаността на тъканите. Механизмите, свързани с поддържането на тази цялост, остават неизвестни. Учени от Института Пастьор и CNRS наскоро разкриха нов процес, който позволява на елиминираните клетки временно да предпазват съседите си от клетъчна смърт, като по този начин поддържат целостта на тъканите. Този защитен механизъм е жизненоважен и при нарушаване може да доведе до временна загуба на интегритет. Учените отбелязват, че когато механизмът е деактивиран, едновременното елиминиране на няколко съседни клетки нарушава целостта на тъканите. Тази липса на интегритет може да е причина за хроничните възпаления.
Резултатите от изследването са публикувани в списание Developmental Cell.
Човешкият епител са тъкани, намиращи се в някои части на тялото (като епидермиса и вътрешната лигавица). Те са съставени от слоеве съседни клетки, които служат като физическа и химическа бариера. Тази роля постоянно се подлага на изпитание както от външната среда, така и от собственото им обновяване. Обновяването на тъканите включва образуването на нови клетки чрез клетъчно делене и елиминирането на мъртвите клетки. Механизмите, които регулират способността на епитела да поддържа целостта си в контексти, включващи голям брой елиминирани клетки, остават слабо разбрани, въпреки факта, че тази ситуация се случва редовно по време на ембриогенезата или поддържането на тъканиъе на възрастните. Например повече от десет милиарда клетки могат да бъдат елиминирани всеки ден в червата на един възрастен.
Учени от Института Пастьор и CNRS се заеха да идентифицират механизмите, свързани с целостта на епитела и условията, които могат да повлияят на епителната свързаност, като използват дрозофила (или винена муха), организъм, изследван лабораторно с подобна на човешката епителна архитектура.
Използвайки чувствителни към протеини флуоресцентни маркери, изследователският екип разкрива, че когато клетката умре, пътят EGFR-ERK - сигнален път за клетъчно активиране, известен с участието си в регулирането на клетъчното оцеляване - временно се активира в съседните клетки. Учените отбелязват, че активирането на EGFR-ERK пътя предпазва съседните клетки от клетъчна смърт за около един час, като по този начин предотвратява едновременното елиминиране на група клетки.
„Вече знаехме, че този път играе ключова роля в регулирането на клетъчното оцеляване в епителната тъкан, но бяхме изненадани да наблюдаваме такава защитна динамика между клетките“, коментира Ромен Левайе (Romain Levayer), ръководител на отдел за клетъчна смърт и епителна хомеостаза в Института Пастьор и автор на изследването.
Изображение на епител на Drosophila pupa, показващ клетъчни контури (сиво) и сигналният път EGFR-ERK (жълт/лилав градиент) Кредит: © Institut Pasteur / Romain Levayer et Léo Valon
Изследванията на учените показват също и че инхибирането (потистането) на този защитен механизъм има драстичен ефект върху епителната тъкан: елиминирането на клетки става случайно и съседните клетки могат да бъдат елиминирани едновременно, което води до многократни загуби на интее. Елиминирането на групи от съседни клетки никога не се наблюдава в епителната тъкан при нормални условия, когато пътят на EGFR-ERK не е инхибиран умишлено, дори ако голям брой клетки са елиминирани.
Използвайки нов оптогенетичен инструмент, който може да контролира клетъчната смърт във времето и пространството и да заобиколи защитния механизъм, учените потвърждават, че епителната цялост е нарушена, когато съседни клетки са елиминирани едновременно.
„Изненадващо епителната тъкан е силно чувствителна към пространственото разпределение на елиминираните клетки. Въпреки че може да издържи на елиминирането на голям брой клетки, епителната цялост се засяга, ако само три съседни клетки се елиминират едновременно“, обяснява Лео Валон (Léo Valon), учен в Отдела за клетъчна смърт и епителна хомеостаза в Института Пастьор и водещ автор на проучване.
Наблюденията на учените потвърждават, че тъканите трябва да са разработили механизми, предотвратяващи елиминирането на съседни групи клетки.
„Тези наблюдения са важни, тъй като илюстрират невероятната самоорганизираща се способност на биологичните тъкани, свойство, което им позволява да издържат на стресови условия. Така че няма нужда от диригент, който да оркестрира, да организира къде и кога клетките трябва да умрат. Всичко се основава на силна локална комуникация между съседни клетки “, добавя Ромен Левайер
Този процес изглежда е запазен по време на еволюцията. Същият защитен механизъм, базиран на локално активиране на EGFR-ERK, бе открит независимо в човешки клетъчни линии от изследователската група, ръководена от Оливие Перц от Университета в Берн, Швейцария (резултатите са публикувани в същото списание 2 ). Резултатите от другото проучване показват, че защитният механизъм е запазен между видове, разделени от стотици милиони години, което показва, че той е относително универсален механизъм.
Бъдещите изследвания ще разкрият дали нарушаването на този механизъм за координация на клетъчната смърт и многократната загуба на свързаност в епителната тъкан могат да бъдат един от корените на хроничното възпаление, явление, отговорно за различни заболявания, които в момента са сред водещите причини за смърт в световен мащаб.
Разпределение на клетъчните смъртни случаи в епител на дрозофила:
Развитие на епитела на Drosophila pupa, показващ местоположението на всички клетъчни смъртни случаи (цветни точки). Контурите на клетките са показани в сиво. Кредит: © Institut Pasteur / Léo Valon et Romain Levayer
Активиране на EGFR-ERK пътя в съседни клетки:
Активиране на пътя EGFR-ERK в съседите на клетка, екструдирана от тъканта. Репортерът вляво се изключва от ядрото, когато пътят се активира (елиминираната клетка се кръжи в зелено). Активирането може да се види и от други сензори за път (FRET сензорът - червен за силно активиране. Кредит: © Institut Pasteur / Romain Levayer et Léo Valon
Справка:
- “Robustness of epithelial sealing is an emerging property of local ERK feedback driven by cell elimination” by Léo Valon, Anđela Davidović, Florence Levillayer, Alexis Villars, Mathilde Chouly, Fabiana Cerqueira-Campos and Romain Levayer, 2 June 2021, Developmental Cell..
DOI: 10.1016 / j.devcel.2021.05.006 - “Collective ERK/Akt activity waves orchestrate epithelial homeostasis by driving apoptosis-induced survival” by Paolo Armando Gagliardi, Maciej Dobrzyński, Marc-Antoine Jacques, Coralie Dessauges, Pascal Ender, Yannick Blum, Robert M. Hughes, Andrew R. Cohen and Olivier Pertz, 2 June 2021, Developmental Cell.
DOI: 10.1016 / j.devcel.2021.05.007
Още по темата
Животът
Хората имат изненадващи прилики със странни същества отпреди 550 милиона години
Медицина
Как Covid-19 променя кожата: 4 необичайни знака на болестта
Животът
Как "добрият холестерол" помага на коронавируса да се промъкне в клетките
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари