Учёные раскрыли древний механизм восстановления ран
Новое исследование из лаборатории Элейн Фукс в Рокфеллеровском университете, опубликованное в Cell, выявило альтернативный защитный механизм, реагирующий на сигналы повреждения в раненой ткани. Этот механизм не требует наличия инфекции для активации.
Открытие независимого от патогенов пути
Исследование впервые идентифицировало путь реакции на повреждение, который отличен от классического пути, запускаемого патогенами, но действует параллельно с ним.
- Ключевую роль в ответе играет интерлейкин-24 (IL24). Его ген индуцируется в эпителиальных стволовых клетках кожи по краю раны.
- Этот секретируемый белок координирует различные типы клеток для начала сложного процесса заживления.
- «IL24 становится организатором, который координирует восстановление тканей», — говорит Фукс.
Что запускает сигнал?
В сотрудничестве с лабораторией Даниэля Мусиды учёные работали с мышами в стерильных условиях и обнаружили, что индуцированная раной сигнальная каскадная реакция IL24 не зависит от микробов.
Основным сигналом повреждения оказалась гипоксия (низкий уровень кислорода):
- При повреждении сосудов и образовании струпа эпидермальные стволовые клетки на краю раны испытывают нехватку кислорода.
- Гипоксия активирует петлю положительной обратной связи с участием транскрипционных факторов HIF1α и STAT3, что усиливает выработку IL24.
- IL24 координирует усилия различных типов клеток, экспрессирующих рецептор IL24, для восстановления эпителия, заживления капилляров и генерации фибробластов.
В сотрудничестве с группой Крейга Томпсона из Онкологического центра им. Слоуна-Кеттеринга было показано, что экспрессию гена IL24 можно регулировать, изменяя уровень кислорода.
Важность IL24 для заживления
Исследование на генетически модифицированных мышах, лишённых функционального IL24, показало, что без этого ключевого белка процесс заживления был вялым и замедленным, занимая на несколько дней больше для полного восстановления кожи.
Учёные предполагают, что IL24 может участвовать в реакции на повреждение и в других органах с эпителиальными слоями. Повышенная активность IL24 была обнаружена:
- В эпителиальной ткани лёгких пациентов с тяжёлой формой COVID-19.
- В тканях толстой кишки пациентов с язвенным колитом.
Эволюционная связь
Анализ с эволюционным биологом Цянь Конгом показал, что IL24 и его рецепторы имеют близкую гомологию последовательностей и структуры с семейством интерферонов. Исследователи полагают, что эти сигнальные молекулы происходят от общего молекулярного пути, существовавшего сотни миллионов лет назад.
«Мы думаем, что этот предок мог разойтись на два пути — один для защиты от патогенов, а другой — для повреждения тканей», — говорит Сыци Лю, соавтор исследования.