Исследователи обнаружили, что "сонные" фибробласты на самом деле очень активны

Неожиданно высокий уровень активности, обнаруженный в "сонных" клетках по всему телу человека, может быть ключом к хорошему здоровью.

Фибробласты, находящиеся в соединительной ткани (связках, сухожилиях), долгое время считались учёными важными, но скучными клетками, тихо выполняющими свою основную функцию — создание структурного каркаса для тканей.

Однако после многолетних исследований команда учёных из Принстонского университета обнаружила, что, находясь в "спящем" режиме (состоянии покоя), эти скромные клетки работают гораздо активнее, чем считалось ранее, чтобы противостоять разрушительным химическим веществам. Результаты нового исследования позволяют предположить, что другие типы клеток также могут быть недооценены и играть более важную роль в долголетии организма.

Фибробласты играют ключевую роль в иммунном ответе организма и заживлении ран. Исследование показало, что когда фибробласты "засыпают", входя в фазу, которую учёные называют квiesценцией, они скорее активны, чем вялы.

"Мы поняли, что эти сонные клетки вовсе не сонные", — заявила Хилари Коллер, доцент молекулярной биологии и соавтор статьи, опубликованной 19 октября в журнале PLoS Biology.

"Более широкие последствия могут заключаться в том, что и другие типы клеток также могут быть метаболически активны во время покоя", — отметила Коллер, подчеркнув, что может существть целый ряд клеток, более важных для своей среды, чем это понимается в настоящее время.

Клетки считаются покоящимися (квiesцентными), когда они не активно пролиферируют — не производят ДНК и не делятся. Но хотя они могут не размножаться, квiesцентные фибробласты производят белки, которые помогают восполнять другие клетки, потерянные из-за повреждений или возраста. С другой стороны, если клетки не входят в состояние покоя, когда должны, это может привести к образованию опухолей.

Кроме того, команда обнаружила, что квiesцентные фибробласты самоуничтожаются, когда им препятствуют в прохождении определённого каскада химических реакций. Это может указывать на возможную стратегию уничтожения спящих опухолевых клеток.

Исследование кожи и соединительной ткани показывает активных "спящих"

Предыдущие исследования показали, что другие типы покоящихся клеток, например, лимфоциты (белые кровяные тельца), потребляют меньше питательных веществ в этой фазе.

Однако изученные командой фибробласты — собранные из кожи и соединительной ткани и кропотливо выращенные в лаборатории — оказались высокоэнергетическими, "заряженными" существами даже в состоянии покоя. Они активно "едят и выделяют" — расщепляют и преобразуют белки и жирные кислоты, выбрасывая их во внеклеточный матрикс (биологический клей, удерживающий клетки в тканях). Они также полагаются на серию химических реакций, которые помогают устранить повреждающие атомы, известные как свободные радикалы.

"Наши квiesцентные фибробласты, по-видимому, сильно отличаются от квiesцентных лимфоцитов, — сказала Коллер. — Они выполняют важные функции для организма, даже когда не активно пролиферируют. Они обладают ключевой способностью секретировать белки во внеклеточное пространство, которое должно содержать важные компоненты, чтобы придать телу структуру и функцию".

Методология: метаболомика и масс-спектрометрия

Для проведения исследования команда использовала метод, основанный на масс-спектрометрии (высокочувствительная техника идентификации химических веществ по их размеру и электрическому заряду), разработанный соавтором работы Джошуа Рабиновицем.

Учёные применили подход метаболомики, одновременно измеряя уровни более 65 ключевых метаболитов, составляющих "метаболическую сеть" организма. Они отслеживали, как концентрации метаболитов в фибробластах меняются с течением времени.

Команда обнаружила, что квiesцентные фибробласты проходят через определённый трансформативный каскад химических реакций, который, как считалось ранее, используется только активно делящимися клетками. Когда учёные заблокировали этот путь в покоящихся фибробластах, клетки самоуничтожились в процессе, известном как апоптоз.

Потенциальное значение для борьбы с раком

Результаты могут указывать на способы атаки на опухоли. Некоторые клетки внутри опухоли могут входить в состояние, в котором они не делятся. Они могут оставаться в спящем состоянии годами, а затем без предупреждения начать делиться. Такие клетки особенно трудно уничтожить с помощью современных методов лечения рака, которые охотятся за делящимися клетками.

Заблокировав тот же путь, что и в квiesцентных фибробластах, можно было бы уничтожить неделящиеся раковые клетки.

"Это представляет собой важное направление для дальнейшего исследования", — сказала Коллер.