Ученые из Аризонского государственного университета совершили прорыв в понимании процессов регенерации тканей после повреждений. Их исследование, опубликованное в журнале eLife, раскрывает неожиданную роль некротических клеток в стимулировании восстановления тканей.
В организме существует два основных типа клеточной смерти: апоптоз (естественная, запрограммированная гибель клеток) и некроз (преждевременная гибель из-за травмы или болезни). При некрозе клеточная мембрана набухает и разрывается, высвобождая внутриклеточное содержимое и вызывая воспаление. Современные методы лечения некроза часто инвазивны и имеют ограниченную эффективность.
Исследовательская группа под руководством Робина Харриса использовала генетически модифицированных плодовых мушек Drosophila melanogaster, сосредоточив внимание на имагинальном диске крыла — ткани-предшественнике крыла взрослой мухи. Этот выбор не случаен: имагинальные диски дрозофилы обладают высокой способностью к регенерации и являются идеальной моделью для изучения восстановления тканей.
Ключевым открытием стал феномен, названный «некроз-индуцированным апоптозом» (NiA). Оказалось, что некроз в одной области ткани запускает апоптоз в клетках, находящихся на расстоянии от места повреждения. Этот процесс оказался критически важным для регенерации. Интересно, что NiA наблюдается преимущественно в высокорегенеративной области крыла, но может быть индуцирован и в других областях (например, в нотуме) при множественных некротических повреждениях.
Еще одним важным открытием стало обнаружение «некроз-индуцированных каспаза-положительных клеток» (NiCP). Некоторые клетки, подвергшиеся NiA, выживают после активации каспаз (ферментов, участвующих в апоптозе) и сохраняются на поздних стадиях регенерации. Именно эти клетки, как выяснили ученые, стимулируют пролиферацию во время восстановления тканей.
На молекулярном уровне процесс запускается, когда некротические клетки высвобождают молекулярные паттерны, ассоциированные с повреждением (DAMPs), которые сигнализируют о необходимости восстановления ткани. В этом процессе участвует инициаторная каспаза дрозофилы (Dronc). Однако, в отличие от ранее известного механизма «апоптоз-индуцированной пролиферации» (AiP), процессы NiA/NiCP не зависят от фермента JNK или реактивных форм кислорода, что указывает на существование отдельного механизма функционирования Dronc в ответ на некроз.
«Наше исследование показывает, что некроз — это пассивный процесс разрушения тканей и активный сигнал, запускающий сложные механизмы регенерации», — отмечает Хлоя Ван Хазель, техник лаборатории Харриса и соавтор исследования.
Значимость этого открытия трудно переоценить. Оно раскрывает генетический ответ на клеточную смерть, который потенциально может усилить регенерацию некротических ран. Понимание этих механизмов может привести к разработке новых подходов к лечению ран и стимуляции регенерации тканей, что особенно важно для пациентов с хроническими ранами или обширными повреждениями тканей.
Исследование, опубликованное под идентификатором DOI: 10.7554/eLife.101114.3, первоначально появилось в виде рецензируемого препринта, а затем в окончательной версии в журнале eLife, что подчеркивает его научную значимость и прошедшую тщательную проверку.
Изображение носит иллюстративный характер
В организме существует два основных типа клеточной смерти: апоптоз (естественная, запрограммированная гибель клеток) и некроз (преждевременная гибель из-за травмы или болезни). При некрозе клеточная мембрана набухает и разрывается, высвобождая внутриклеточное содержимое и вызывая воспаление. Современные методы лечения некроза часто инвазивны и имеют ограниченную эффективность.
Исследовательская группа под руководством Робина Харриса использовала генетически модифицированных плодовых мушек Drosophila melanogaster, сосредоточив внимание на имагинальном диске крыла — ткани-предшественнике крыла взрослой мухи. Этот выбор не случаен: имагинальные диски дрозофилы обладают высокой способностью к регенерации и являются идеальной моделью для изучения восстановления тканей.
Ключевым открытием стал феномен, названный «некроз-индуцированным апоптозом» (NiA). Оказалось, что некроз в одной области ткани запускает апоптоз в клетках, находящихся на расстоянии от места повреждения. Этот процесс оказался критически важным для регенерации. Интересно, что NiA наблюдается преимущественно в высокорегенеративной области крыла, но может быть индуцирован и в других областях (например, в нотуме) при множественных некротических повреждениях.
Еще одним важным открытием стало обнаружение «некроз-индуцированных каспаза-положительных клеток» (NiCP). Некоторые клетки, подвергшиеся NiA, выживают после активации каспаз (ферментов, участвующих в апоптозе) и сохраняются на поздних стадиях регенерации. Именно эти клетки, как выяснили ученые, стимулируют пролиферацию во время восстановления тканей.
На молекулярном уровне процесс запускается, когда некротические клетки высвобождают молекулярные паттерны, ассоциированные с повреждением (DAMPs), которые сигнализируют о необходимости восстановления ткани. В этом процессе участвует инициаторная каспаза дрозофилы (Dronc). Однако, в отличие от ранее известного механизма «апоптоз-индуцированной пролиферации» (AiP), процессы NiA/NiCP не зависят от фермента JNK или реактивных форм кислорода, что указывает на существование отдельного механизма функционирования Dronc в ответ на некроз.
«Наше исследование показывает, что некроз — это пассивный процесс разрушения тканей и активный сигнал, запускающий сложные механизмы регенерации», — отмечает Хлоя Ван Хазель, техник лаборатории Харриса и соавтор исследования.
Значимость этого открытия трудно переоценить. Оно раскрывает генетический ответ на клеточную смерть, который потенциально может усилить регенерацию некротических ран. Понимание этих механизмов может привести к разработке новых подходов к лечению ран и стимуляции регенерации тканей, что особенно важно для пациентов с хроническими ранами или обширными повреждениями тканей.
Исследование, опубликованное под идентификатором DOI: 10.7554/eLife.101114.3, первоначально появилось в виде рецензируемого препринта, а затем в окончательной версии в журнале eLife, что подчеркивает его научную значимость и прошедшую тщательную проверку.
