Кальций играет ключевую роль в удалении мертвых клеток

Исследователи из Университета Кюсю (Япония) открыли кальций-опосредованный механизм, играющий ключевую роль в удалении мертвых клеток. Это проливает свет на то, как организм защищается от повреждений и болезней. В исследовании, опубликованном в Current Biology, команда показала, что уровень ионов кальция (Ca²⁺) критически важен для эффективного удаления умирающих (апоптотических) клеток из эпителиальных тканей. Для этого использовались генетически модифицированные культуры эпителия, молекулярные маркеры и современные методы визуализации.

Поверхности нашего тела, включая кожу и внутренние органы, покрыты слоями эпителиальных клеток, которые служат жизненно важным барьером. Когда эти клетки повреждаются и умирают (апоптоз), соседние клетки быстро объединяются, чтобы вытолкнуть их и заделать образовавшиеся щели, через которые могут проникнуть чужеродные вещества, ведущие к инфекциям или воспалению. Хотя этот сложный процесс важен для поддержания здорового эпителиального барьера, его точный механизм до сих пор был неясен.

В исследовании, проведенном под руководством профессора Дзюнъити Икэноти и его коллег, доктора Кэндзи Мацузавы и первого автора Юмы Чо, также участвовали ученые из Токийского университета и Университета медицинских наук Хоккайдо.

Команда вызвала апоптоз в отдельных эпителиальных клетках с помощью сфокусированного лазера и наблюдала реакцию окружающих клеток. Соседние клетки были модифицированы для экспрессии специальных кальциевых зондов GCaMP6, что позволило визуализировать изменения уровня кальция в реальном времени.

Было обнаружено, что у соседей апоптотической клетки наблюдается значительный всплеск уровня кальция, особенно вблизи мембранных областей, контактирующих с умирающей клеткой. Исследователи назвали это явление "кальциевым ответом в эффекторах апикальной экструзии" (CaRE).

Изучая роль IP₃-рецепторов — белков, регулирующих уровень ионов кальция внутри клеток, — ученые выяснили, что ингибирование их активности или удаление связанных с ними генов полностью предотвращает удаление апоптотических клеток. Дальнейший анализ с помощью электронной микроскопии показал, что ключевую роль в CaRE играет определенное подмножество IP₃-рецепторов, расположенных вблизи десмосом.

Десмосомы — это структуры клеточной адгезии, которые образуют прочные связи между клетками, подобно застежкам. Они особенно важны в таких тканях, как кожа и слизистые оболочки органов. Команда обнаружила, что активация IP₃-рецепторов вблизи десмосом необходима для запуска сокращения белкового комплекса актомиозина, который помогает клеткам менять форму и двигаться, облегчая удаление апоптотических клеток.

"Наше исследование проливает свет на новую, ранее неизвестную роль IP₃-рецепторов в десмосомах, которые ранее считались вовлеченными только в механические связи между эпителиальными клетками", — подчеркивает Икэноти.

Поскольку исследование проводилось на культурах клеток, необходимы дальнейшие анализы механизма CaRE, чтобы определить, функционирует ли он также в живых организмах, различается ли в разных тканях органов и играют ли роль другие факторы.

"Наши результаты дают ценную информацию для понимания заболеваний, вызванных нарушением эпителиального барьера, таких как атопический дерматит и воспалительные заболевания кишечника, и могут способствовать разработке новых профилактических мер и методов лечения хронического воспаления", — заключает Икэноти.