У клітинах кишківника виявили процес швидкого викидання частин клітини після пошкодження, щоб повернутися до подібного на стовбурові клітини стану та швидко відновитися. Однак такий процес, який протікає у старих клітинах, може призводити до збільшення запалення та ризику раку. Тож його вивчення допоможе краще зрозуміти стани клітин, які передують раку, і способи запобігання утворенню пухлин. Дослідження опублікували в журналі Cell Reports.
Чому науковці зацікавилися відновленням старих клітин?
Дослідники вже протягом довгого часу вивчають природні механізми відновлення клітин, адже вони можуть допомогти в лікуванні травм, серцевих та інших недостатностей і навіть нейродегенеративних захворювань, таких як деменція. Серед таких механізмів відновлення клітин виділяють відкритий у 2018 році паліґеноз — процес, у якому вже сформовані та диференційовані клітини повертаються до стану, що подібний на стовбурові клітини.
Однак у таких механізмів швидкого відновлення клітин є й недоліки, зокрема вищий ризик мутацій або помилок під час реорганізації роботи клітин. Щоб вивчити, як відбувається паліґеноз у клітинах і яким чином клітини після нього підтримують нормальну роботу, американські науковці на чолі з дослідниками з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі провели дослідження на мишах.
Як клітини поверталися до молодого стану?
Щоб спонукати клітини кишківника мишей до відновлення, у них спричинили пошкодження за допомогою лікарського препарату тамоксифену, що впливає на поділ клітин. За змінами у клітинах у перші 48 годин після пошкодження стежили за допомогою звичайного й електронного мікроскопа. Для цього через однакові проміжки часу брали зразки тканин кишківника в мишей, яким до цього вводили тамоксифен.
Як з’ясувалося, паліґеноз складається з двох окремих фаз. Перша з них триває до 24 годин і протягом неї відбувається нарощення лізосом — ділянок клітин, що здійснюють автофагію, тобто розщеплення власних компонентів клітин. У наступні 24 після цього відбувається друга фаза паліґенозу. Протягом неї клітини повністю переходять до стану, що нагадує стовбурові клітини.
У цей же час у клітин вгинається всередину мембрана, яка захоплює непотрібні фрагменти клітин. Після цього вони різко викидають свої компоненти в позаклітинне середовище, ніби вибльовуючи їх. Цей процес, який науковці описали вперше, вони назвали катартоцитозом — термін походить від грецьких слів, що означають очистку клітини. Хоча його відкрили лише в клітинах кишківника, науковці підозрюють, що він так само поширений в більшості клітин організму, як і паліґеноз.
Як знання про здатність клітин блювати змінять медицину?
Знання про процеси, які допомагають клітинам набути схожого на стовбурові клітини стану та знову ділитися, можуть допомогти створити нові методи отримання стовбурових клітин, які зараз активно використовують у медицині. Однак науковці наголошують, що у катартоцитозу є й свої недоліки: якщо старі клітини, які за життя накопичили мутації, часто повертатимуть собі здатність ділитися, це призведе до появи значної кількості клітин з мутаціями. Це збільшує ризик пошкодження якихось внутрішньоклітинних процесів, що може призводити до окисного стресу, запалення та навіть появи раку.
Як дослідження на клітинах змінюють медицину
🙅♀️ На відміну від клітин кишківника, яйцеклітини, навпаки, відмовилися від виведення застарілих і пошкоджених фрагментів клітин, щоб зберегти енергію та прожити довше.
🧠 Щоб дослідити, які клітинні механізми є підґрунтям аутистичного спектра, науковці ввели пов’язані з ним гени в нервові клітини мишей.
⚡️ Також дослідники змінили нервові клітини, замінивши в них хімічні зв’язки між нейронами на електричні. Це може допомогти в лікуванні депресії, шизофренії та інших розладів.