Учёные из Northwestern Medicine открыли ранее неизвестный процесс, используемый эпителиальными клетками для уменьшения переполненности эпителиальной ткани и предотвращения повреждения и потери клеток. Об этом говорится в недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.
«Это новый механизм борьбы с переполненностью тканей, который не предполагает потери клеток, разрушительной и дорогостоящей для ткани», — сказал Брайан Митчелл, доктор философии, доцент кафедры клеточной биологии и биологии развития и старший автор исследования.
Энцо Бресто, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Митчелла, был ведущим автором исследования. «Я хотел бы подчеркнуть значительный вклад в это исследование доктора Бресто, чья креативность и настойчивость способствовали этой работе», — сказал Митчелл.
Эпителиальная ткань
Эпителиальная ткань покрывает все внешние и внутренние поверхности тела и образует выстилку всех органов. Эти ткани, состоящие из эпителиальных клеток, служат защитным барьером между органами и противостоят различным стрессовым факторам окружающей среды и перестройке тканей.
Переполненность эпителиальной ткани, или накопление слишком большого количества эпителиальных клеток в одной ткани, может привести к экструзии клеток — необратимому процессу, при котором ткань избавляется от клеток для поддержания надлежащего баланса.
Предыдущие исследования
Ранее в лаборатории Митчелла было обнаружено, что во время экструзии клеток участвуют ранее неизвестные кольцевые структуры, содержащие белок актин, который поддерживает форму и структуру эукариотических клеток.
Новое исследование
В текущем исследовании учёные дополнительно изучили эти актиновые кольцевые структуры у эмбрионов лягушек и обнаружили, что они играют ключевую роль в макропиноцитозе — процессе, при котором клетка поглощает окружающие питательные вещества для выживания.
Макропиноцитоз — это явление, которое ранее наблюдалось при раке, когда раковые клетки размножаются так быстро, что им необходимо получать питательные вещества с помощью этого процесса для выживания.
В эпителиальных клетках команда Митчелла обнаружила, что макропиноцитоз происходит на апикальной поверхности, или самой внешней поверхности клетки, что фактически приводит к уменьшению апикальной поверхности клетки.
«Макропиноцитоз уменьшал апикальную поверхность, потому что использовал всю эту мембрану для поглощения внеклеточного материала. Мы подумали, что, возможно, это регулируется тем же механизмом, который регулирует экструзию клеток, а именно механосенсорной активацией, обусловленной переполненностью тканей», — сказал Митчелл, который также является сотрудником Комплексного онкологического центра Роберта Х. Лурье Северо-Западного университета.
Кроме того, учёные обнаружили, что фармакологическое ингибирование макропиноцитоза увеличивало экструзию клеток в эпителиальных клетках, подчёркивая новую роль макропиноцитоза как дополнительного и менее разрушительного механизма для клеток, регулирующих переполненность тканей и их перестройку.
«По мере того как эта ткань становится переполненной, эти события происходят периодически, чтобы предотвратить необходимость прохождения процесса экструзии клеток. Оба эти процесса могут решить проблему, но экструзия клеток более затратна и необратима», — сказал Митчелл.
Митчелл сказал, что в будущих исследованиях он и его команда будут стремиться лучше понять молекулярные механизмы, регулирующие макропиноцитоз, и изучить этот процесс на различных моделях органоидов.
«Одна из вещей, которую мы хотели бы сделать, — это найти другие ткани, в которых это происходит, чтобы понять, насколько универсален этот процесс», — сказал Митчелл.
Предоставлено Северо-Западным университетом.