Как кишечник восстанавливает и обновляет себя

Чтобы быть надежным барьером от патогенов и поглощать питательные вещества, слизистая оболочка кишечника должна ежедневно регенерировать. За это отвечают резидентные стволовые клетки кишечника, которые принимают решения в зависимости от общего состояния органа. Неверные решения могут привести к заболеваниям кишечника или раку.

Новое исследование предполагает, что стволовые клетки способны интегрировать сигналы из окружающей среды и координировать свое поведение через сети близлежащих кровеносных сосудов.

Ученые из Рокфеллеровского университета обнаружили, что лимфатические капилляры — тонкие сосуды, транспортирующие иммунные клетки и дренирующие жидкости из тканей, — представляют собой сигнальный центр, который общается со стволовыми клетками, регулируя их активность. Под молекулярным руководством лимфатической системы стволовые клетки производят дочерние клетки для восстановления слизистой оболочки кишечника или самообновляются для пополнения резерва стволовых клеток.

Результаты, опубликованные в журнале Cell Stem Cell, дают новое представление о ключевых компонентах кишечника, нарушение связи между которыми может способствовать развитию таких заболеваний, как воспалительное заболевание кишечника. «Ключ к лечению этих заболеваний — выяснить, кто с кем общается в этой экосистеме и как мы можем восстановить коммуникационные сети», — говорит Рэйчел Ник, клинический исследователь из лаборатории Элейн Фукс.

Коммуникации в крипте

Кишечные стволовые клетки находятся в так называемых криптах — углублениях у основания слизистой оболочки. Стволовые клетки могут самообновляться и оставаться в крипте или дифференцироваться в специализированные клетки, которые затем мигрируют из крипты для обновления слизистой оболочки. «Чтобы понять, как стволовые клетки балансируют между самообновлением и дифференцировкой, нам нужна более полная картина ниш крипт», — говорит Марина Шернтаннер, аспирант лаборатории Фукс.

Используя методы одноядерного и пространственного транскриптомного анализа, команда обнаружила, что лимфатические капилляры, тесно связанные со стволовыми клетками в крипте, производят ряд белков, важных для функционирования стволовых клеток.

Один из ранее недооцененных белков, REELIN, оказался главным кандидатом на роль посредника в коммуникации между лимфатической системой и стволовыми клетками. Эксперименты на культурах кишечных органоидов и генетическое подавление REELIN у мышей показали, что этот белок напрямую управляет регенеративным поведением кишечных стволовых клеток.

Участие лимфатической системы в функционировании стволовых клеток — относительно новая концепция. Предыдущее исследование команды Фукс показало, что лимфатические сосуды также тесно связаны со стволовыми клетками кожи и играют ключевую роль в регенерации волос. Однако в коже именно стволовые клетки волосяного фолликула посылают сигналы лимфатическим капиллярам, синхронизируя регенерацию волос по всей ткани. «Это говорит о том, что лимфатическая система может быть общей чертой ниш стволовых клеток, но ее отношения со стволовыми клетками, вероятно, адаптированы под потребности каждой ткани», — заключает Ник.