Клетки «выбрасывают» отходы, чтобы способствовать заживлению, но это имеет свою цену

от

Когда клетки получают повреждение, у них есть хорошо отрегулированные реакции, способствующие заживлению. К ним относятся:
* хорошо изученный процесс самоуничтожения, который очищает мёртвые и повреждённые клетки;
* более недавно обнаруженное явление, которое помогает старым клеткам возвращаться в состояние, похожее на молодое, чтобы способствовать восстановлению здоровой ткани.

Новое исследование на мышах, проведённое учёными из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Медицинского колледжа Бэйлора, выявило ранее неизвестный процесс очистки клеток, который может помочь повреждённым клеткам быстрее вернуться в состояние, похожее на стволовые клетки. Исследователи назвали этот недавно обнаруженный ответ катартоцитозом, взяв за основу греческие корни, означающие клеточную очистку.

Исследование, опубликованное в журнале Cell Reports, использовало модель мыши с травмой желудка, чтобы по-новому взглянуть на то, как клетки заживают или не заживают в ответ на повреждение, например, от инфекции или воспалительного заболевания.

«После травмы задача клетки — восстановить эту травму. Но зрелый клеточный механизм, который клетка использует для выполнения своей обычной работы, мешает этому процессу», — сказал первый автор Джеффри В. Браун, доктор медицинских наук, доктор философии, доцент кафедры медицины в отделении гастроэнтерологии в WashU Medicine. «Поэтому эта клеточная очистка — это быстрый способ избавиться от этого механизма, чтобы клетка могла быстро стать маленькой примитивной клеткой, способной к пролиферации и восстановлению травмы. Мы определили этот процесс в желудочно-кишечном тракте, но подозреваем, что он имеет отношение и к другим тканям».

Браун сравнил этот процесс с «выбрасыванием» или «выплевыванием» отходов, что, по сути, добавляет короткий путь, помогая клетке избавиться от беспорядка и сосредоточиться на восстановлении здоровых тканей быстрее, чем если бы она могла выполнять только постепенную, контролируемую деградацию отходов.

Как и у многих коротких путей, у этого есть потенциальные недостатки: по словам исследователей, катартоцитоз быстрый, но беспорядочный, что может помочь пролить свет на то, как реакции на травмы могут идти не так, особенно в условиях хронических травм. Например, продолжающийся катартоцитоз в ответ на инфекцию является признаком хронического воспаления и повторяющегося повреждения клеток, что является питательной средой для рака.

Исследователи идентифицировали катартоцитоз в рамках важного ответа на регенеративную травму, называемого палигенозом, который был впервые описан в 2018 году старшим автором текущего исследования Джейсоном С. Миллсом, доктором медицинских наук, доктором философии. Теперь в Медицинском колледже Бэйлора Миллс начал эту работу, когда он был преподавателем в отделении гастроэнтерологии в WashU Medicine, а Браун был постдокторантом в его лаборатории.

В палигенозе повреждённые клетки отходят от своих обычных ролей и подвергаются процессу перепрограммирования в незрелое состояние, ведя себя как быстро делящиеся стволовые клетки, как это происходит во время развития. Первоначально исследователи предполагали, что расчистка клеточного механизма в рамках подготовки к этому перепрограммированию происходит полностью в клеточных компартментах, называемых лизосомами, где отходы перевариваются в медленном и контролируемом процессе.

Однако исследователи заметили мусор за пределами клеток. Сначала они отвергли это как незначительное, но чем больше внешнего мусора они видели в своих ранних исследованиях, тем больше Браун начал подозревать, что происходит что-то преднамеренное. Он использовал модель травмы желудка у мышей, которая запускала перепрограммирование зрелых клеток в состояние, похожее на стволовые клетки, одновременно, что сделало очевидным, что реакция «выплевывания» — теперь происходящая во всех клетках желудка одновременно — была особенностью палигеноза, а не ошибкой.

Хотя они обнаружили, что катартоцитоз происходит во время палигеноза, исследователи сказали, что клетки потенциально могут использовать катартоцитоз для выброса отходов в других, более тревожных ситуациях, например, давая зрелым клеткам возможность начать вести себя как раковые клетки.

Хотя недавно обнаруженный процесс катартоцитоза может помочь повреждённым клеткам быстрее пройти через палигеноз и регенерировать здоровую ткань, компромисс проявляется в виде дополнительных отходов, которые могут подпитывать воспалительные состояния, усложняя лечение хронических травм и коррелируя с повышенным риском развития рака.

«В этих клетках желудка палигеноз — возвращение к состоянию стволовых клеток для заживления — является рискованным процессом, особенно теперь, когда мы определили потенциально воспалительное сокращение катартоцитоза в его рамках», — сказал Миллс. «Эти клетки в желудке долгоживущие, и стареющие клетки приобретают мутации».

«Если многие старые мутировавшие клетки возвращаются в состояние стволовых клеток в попытке восстановить травму — а травмы также часто вызывают воспаление, например, во время инфекции — существует повышенный риск приобретения, сохранения и распространения вредных мутаций, которые приводят к раку, когда эти стволовые клетки размножаются», — сказал Миллс.

Необходимы дополнительные исследования, но авторы подозревают, что катартоцитоз может играть роль в поддержании травмы и воспаления при инфекциях Helicobacter pylori в кишечнике. H. pylori — это тип бактерий, которые, как известно, инфицируют и повреждают желудок, вызывая язвы и повышая риск развития рака желудка.

Результаты также могут указывать на новые стратегии лечения рака желудка и, возможно, других видов рака желудочно-кишечного тракта. Браун и сотрудник WashU Medicine Кушик К. Дас, доктор медицинских наук, доцент кафедры медицины, разработали антитело, которое связывается с частями клеточного мусора, выбрасываемого во время катартоцитоза, предоставляя способ обнаружения, когда этот процесс может происходить, особенно в больших количествах. Таким образом, катартоцитоз может быть использован в качестве маркера предраковых состояний, которые могут позволить раннее выявление и лечение.

«Если у нас будет лучшее понимание этого процесса, мы сможем разработать способы, помогающие стимулировать реакцию заживления, и, возможно, в контексте хронических травм блокировать повреждённые клетки, подвергающиеся хроническому катартоцитозу, от внесения вклада в формирование рака», — сказал Браун.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте