Базальная мембрана лежит в основе тканевых взаимодействий в коже

Исследователи RIKEN обнаружили, что сеть молекул под самым внешним слоем кожи мыши (эпителием) представляет собой высокоспециализированную зону биологической активности. Эта зона обеспечивает различные типы взаимодействий между разными тканями. Открытие может помочь в разработке методов лечения, способствующих заживлению ран и облегчающих кожные заболевания.

Внеклеточный матрикс — это сложный каркас из сотен регионально специализированных белков. Он выполняет множество функций, включая поддержку и организацию клеток в органах, а также передачу биохимических сигналов, контролирующих их рост и дифференцировку.

Базальная мембрана — это тонкий слой внеклеточного матрикса, расположенный между внешним эпителием и внутренней дермой. «Этот критически важный интерфейс в коже похож на оптимально сформулированный, интеллектуальный клей», — объясняет Хиронобу Фудзивара из Центра биодинамики RIKEN. Однако механизмы его работы в межтканевых взаимодействиях изучены недостаточно.

С помощью анализа экспрессии генов и методов визуализации Фудзивара и его коллеги систематически охарактеризовали клеточное происхождение, молекулярную идентичность и паттерны распределения молекул в базальной мембране кожи мыши. Они обнаружили, что в этом тканевом интерфейсе существует множество регионально специализированных ниш, каждая из которых зависит от идентичности соседних клеток.

Например, вокруг волосяных фолликулов именно идентичность прилегающих клеток дермы определяла природу белков матрикса. Фибробласты и связанные с ними эпителиальные клетки продуцировали собственные наборы белков для обеспечения молекулярного взаимодействия между этими двумя типами клеток. В то же время эпителиальные клетки, контактирующие с сенсорными нервными клетками или мышцами, поднимающими волос, секретировали особую смесь белков, позволяющую осуществлять уникальные взаимодействия и с этими тканями.

В частности, исследователи обнаружили, что интерфейс между зачатком волоса (рудиментарной эпителиальной структурой, из которой развивается волос) и специализированной популяцией фибробластов — дермальным сосочком (критическим для развития и регенерации волосяных фолликулов) — был переплетён в ранее не описанной композиции и архитектуре базальной мембраны.

Эти «крючкообразные и сетчатые» базальные мембраны (названные так из-за своей крючковатой формы и сетчатого отложения секретируемых белков) могут лежать в основе исключительной регенеративной способности волосяных фолликулов. Более глубокое понимание этих структур также может помочь в разработке стратегий тканевой инженерии для лечения выпадения волос и других кожных заболеваний.

Фудзивара ожидает, что аналогичные паттерны организации базальной мембраны будут обнаружены и в других частях тела. «Хотя это ещё недостаточно изучено, если подтвердится, то пространственные паттерны, которые мы задокументировали, могут представлять новую парадигму состава и дизайна базальной мембраны», — говорит он.