Подобно тому, как люди поддерживают свои дома в чистоте и контроле над беспорядком, группа клеток тела отвечает за удаление отходов, производимых организмом, включая умирающие клетки. Клетки домашнего хозяйства удаляют нежелательный материал с помощью процесса, называемого фагоцитозом, что буквально означает «поедание клеток». Домработницы поглощают и проглатывают умирающие клетки и разрушают их, чтобы эффективно уничтожить их.
«Фагоцитоз очень важен для здоровья организма», — сказал д-р Чжэн Чжоу, чья лаборатория в Медицинском колледже Бейлора много лет изучает фагоцитоз и предоставила новые важные сведения об этом важном процессе. «Когда этот процесс« клетки поедают клетки »терпит неудачу, умирающие клетки теряют свою целостность, разрушаются и высвобождают свое содержимое в окружающие ткани. Сброс содержимого клеток вызовет прямое повреждение тканей и вызовет воспалительные и аутоиммунные реакции. Если умирающие клетки заражены вирусом, высвобождение клеточного содержимого приведет к распространению инфекции «.
В текущем исследовании Чжоу, профессор кафедры биохимии и молекулярной биологии Верны и Маррса Маклин, и ее коллеги сосредоточились на некрозе , типе гибели клеток, вызванной травмой или болезнью. Некроз чаще всего связан с инсультом, раком, нейродегенеративными заболеваниями и сердечными заболеваниями. Команда исследователей более подробно исследовала сигнал, отображаемый некротическими клетками, который заставляет «питающиеся» или фагоцитарные клетки поглощать и уничтожать умирающую клетку.
«В предыдущей работе лаборатория Чжоу показала, что сигналом в некротических клетках является фосфатидилсерин , который является типом липидов», — сказал Ёситака Фурута, первый автор текущего исследования, над которым он работал, когда был студентом-интерном в Чжоу. лаборатория. В настоящее время Фурута учится в аспирантуре программы Бейлора по развитию, моделям заболеваний и терапии.
Команда обнаружила, что некротические клетки, но не живые клетки, обнажают фосфатидилсерин на своих внешних поверхностях, и, когда фагоциты обнаруживают его, они поглощают и разрушают умирающие клетки ».
Здоровые клетки удерживают фосфатидилсерин внутри себя, но когда они повреждены, например, из-за нехватки кислорода во время инсульта, когда нейроны чрезмерно возбуждены из-за постоянного поступления ионов кальция или во время нейродегенерации, начинается процесс, который в конечном итоге переводит фосфатидилсерин наружу. ячейки. «Мы хотели знать, что активирует переворот фосфатидилсерина», — сказал Фурута.
После процесса некроза прозрачного червя C. elegans
Исследователи работали с модельным организмом C. elegans , червем размером с кредитную карту. C. elegans прозрачен, что позволяет исследователям визуально идентифицировать некротические нейроны, которые выглядят раздутыми по сравнению с живыми клетками, и следить за изменениями в динамике клеточных компонентов, используя разработанный ими подход покадровой записи.
Предыдущая работа с нейронами C. elegans показала, что определенные мутации в белках ионных каналов , которые регулируют поток ионов, таких как кальций2 +, внутрь и из клетки, вызывают некроз, который сопровождается увеличением уровня ионов кальция внутри клетки. Чтобы исследовать, связаны ли изменения в уровнях ионов кальция с запуском сигнала «ешь меня», команда представила некоторые из мутантных генов ионных каналов в нейронах своей модели C. elegans и отслеживала как уровни кальция, так и фосфатидилсерин с течением времени.
«В нашей модели некроза мы обнаружили, что устойчивое и временное увеличение количества ионов кальция внутри клетки предшествовало воздействию фосфатидилсерина в некротизированных нейронах», — сказал Чжоу, член Бэйлорского центра комплексных онкологических заболеваний Дэна Л. Дункана. «Дальнейшие эксперименты показали, что в некротических нейронах сначала наблюдалось небольшое увеличение количества ионов кальция, что вызвало высвобождение большего количества ионов кальция из внутриклеточной структуры, называемой эндоплазматическим ретикулумом (ЭПР), более крупного источника кальция. Наличие более высокого, чем обычно, уровня кальция внутри клетки. клетка вызвала воздействие фосфатидилсерина ».
Подтверждая роль ионов кальция в качестве триггера сигнала « съедающая клетка », исследователи обнаружили, что искусственное повышение уровня ионов кальция внутри живых клеток также приводит к воздействию фосфатидилсерина и что подавление высвобождения кальция из ЭПР предотвращает воздействие сигнала. .
Команда также увеличила масштаб процесса, ведущего к переворачиванию фосфатидилсерина, и нашла еще один кусок головоломки. Они обнаружили, что увеличение содержания кальция в клетках активирует ANOH-1, фермент, который, как известно, способствует воздействию фосфатидилсерина.
«Мне было интересно, что кальций может быть хорошим и плохим для живых клеток», — сказал Фурута. «Слишком много кальция токсично для клеток и вызывает некроз, но в то же время кальций необходим умирающим клеткам для воздействия фосфатидилсерина, сигнала« съешь меня », который способствует их выведению».
«Некроз — это универсальное явление, которое присутствует при многих типах заболеваний, и очистка от некротических клеток очень важна для поддержания здоровья нашего организма», — сказал Чжоу.
Наши результаты позволяют по-новому взглянуть на процесс некроза, который потенциально может привести к разработке терапевтических стратегий, возможно, по линии ускорения очищения от некротических клеток путем модуляции воздействия фосфатидилсерина, что может помочь снизить токсические эффекты некроза и улучшить клеточное хозяйство. «
Источник: