Выявлен неожиданный механизм удаления мертвых клеток

Новости сегодня - Выявлен неожиданный механизм удаления мертвых клеток

Миллиарды наших клеток умирают каждый день, чтобы освободить место для роста новых. Большинство этих мертвецов убираются фагоцитами — подвижными иммунными клетками, которые мигрируют туда, где нужно, чтобы поглотить проблемные вещества. Но некоторые умирающие или мертвые клетки поглощаются своими соседями, естественными клетками тканей с другими основными задачами. То, как эти клетки чувствуют умирающих или мертвых вокруг них, было в значительной степени неизвестно.

Теперь исследователи из Университета Рокфеллера показали, как система датчиков работает в волосяных фолликулах, которые имеют хорошо известный цикл рождения, распада и регенерации, запускаемый стволовыми клетками волосяных фолликулов (HFSC). В новом исследовании , опубликованном в Nature , они демонстрируют, что дуэт датчиков работает в тандеме, чтобы улавливать сигналы как от умирающих, так и от живых HFSC, удаляя мусор до того, как может произойти повреждение тканей , и прекращая работу до того, как здоровые клетки будут потреблены.

«Система, по-видимому, пространственно настроена на присутствие трупов, и она функционирует только тогда, когда каждый рецептор улавливает сигнал, на который настроен», — говорит первый автор Кэтрин Стюарт, научный сотрудник Лаборатории биологии и развития клеток млекопитающих Робина Чемерса Нойштейна в Рокфеллеровском университете. «Если один из них исчезает, механизм перестает работать. Это действительно прекрасный способ поддерживать чистоту в этом месте, не потребляя здоровые клетки».

«Переключая свое внимание на поедание умирающих соседей, HFSC удерживают иммунные клетки , вызывающие воспаление », — говорит Элейн Фукс, руководитель лаборатории. «Они также, вероятно, получают выгоду от этих дополнительных калорий, но как только мусор будет очищен, они должны быстро вернуться к своей работе по поддержанию пула стволовых клеток и созданию волос на теле».

Следуя циклу

Каждый волосяной фолликул на вашей голове проходит определенный цикл: рост, разрушение, покой и — как видно по сливу в душе — выпадение.

Чтобы инициировать процесс, стволовые клетки волосяного фолликула (HFSC), расположенные в «выпуклости» верхней корневой оболочки фолликула, подают сигнал эпителиальным и мезенхимальным клеткам , запуская рост. Этот этап занимает время, продолжаясь от двух до шести лет.

Последующая деструктивная или катагенная стадия коротка, но интенсивна, уничтожая около 80% волосяного фолликула всего за несколько недель. Процесс начинается у основания фолликула и продвигается вверх к нише HFSC. Результатом является масса умирающих и мертвых клеток , которые необходимо удалить, чтобы предотвратить возникновение воспалительных или аутоиммунных реакций в результате распада.

Обычно это работа фагоцитов, таких как макрофаги, но в волосяном фолликуле их немного, а это значит, что они должны падать на местные эпителиальные клетки, чтобы поддерживать порядок. Стюарт хотел определить химическую коммуникацию, которая управляет этим процессом.

Динамичный дуэт

Она и ее коллеги более подробно изучили фазу катагена в волосяных фолликулах мышей, цикл роста волос которых короткий и синхронный по всему шерстному покрову. Только на поздней стадии катагена сигналы смерти, возникающие в основании фолликула, наконец достигают места, где находятся недифференцированные стволовые клетки. Долгое время считалось, что стволовые клетки избегают разрушения, но, что удивительно, команда обнаружила, что некоторые из них действительно умирают — и поглощаются своими соседями.

Стюарт обнаружил, что очищение может начаться только тогда, когда в здоровых клетках активируются оба рецептора. Первый, называемый RXRα, обнаруживает присутствие липидов, одного из нескольких известных сигналов «найди меня», выделяемых умирающей клеткой. Второй, называемый RARγ, обнаруживает стимулирующую рост ретиноевую кислоту , выделяемую здоровыми клетками.

Ни одна из них не может активировать процесс очистки в одиночку. «Умирающая клетка запускает механизм, и когда не остается мертвых клеток, липидный сигнал исчезает, оставляя только сигнал ретиноевой кислоты от здоровых клеток », — говорит Стюарт. «Это говорит программе о необходимости снова затухнуть. Это так элегантно в своей простоте».

Они также задокументировали, что макрофаги медленно мигрировали в эту область, появляясь через четыре дня после смерти клетки. «Довольно широко распространено мнение, что профессиональные фагоциты в конечном итоге налетают и выполняют тяжелую очистку, а неподвижные клетки являются своего рода резервной системой», — говорит она.

«Я был очень удивлен, обнаружив, что стволовые клетки волосяных фолликулов на самом деле первыми отреагировали, особенно потому, что кожа мышей довольно хорошо снабжена макрофагами, так что они не так уж и далеко».

Они также обнаружили, что повреждение тканей происходило, когда HFSC не могли очищать умирающие клетки и оставляли эту работу макрофагам. Это повышает вероятность того, что генетические дефекты в этом процессе могут способствовать патологиям кожи человека, включая воспаление и потерю волос.

Положительный или отрицательный?

HFSC, которые потребляли близлежащие умирающие клетки (некоторые съедали до шести своих соседей), могут извлечь выгоду из поглощения белков, нуклеиновых кислот, растворенных веществ и липидов клеток. Если это так, то преимущества еще предстоит понять — предмет, который лаборатория Фукса будет исследовать в будущем.

«Возможно, они используют этот материал для собственного роста или извлекают из него пользу каким-то другим образом, — говорит Стюарт, — но также возможно, что он имеет и негативные последствия. Возможно, они слишком заняты перевариванием всего этого материала, чтобы заниматься своими обычными обязанностями».

Результаты имеют применение за пределами волосяного фолликула , поскольку это лишь одна из нескольких областей тела, где мало профессиональных фагоцитов. Например, в областях мозга, груди и легких клетки эпителиальной и мезенхимальной ткани, включая стволовые клетки, работают как эрзац-фагоциты.

«Мы часто используем фразу «ты то, что ты ешь», — добавляет Фукс. — Для стволовых клеток нашего организма это может быть способом поддержания тканей в форме, очищая их от естественно умирающих клеток и защищая от воспалений».

Новости партнеров: