Исследователи начинают понимать кровеносные сосуды на уровне одной клетки

Новые неожиданные данные об эндотелиальных клетках из дюжины различных тканей мыши теперь доступны в открытой, удобной для пользователя базе данных для специалистов. Это результат нового революционного исследования, опубликованного в журнале Cell, которое может помочь объяснить, почему, например, отторжение трансплантата легкого протекает тяжелее по сравнению с другими органами.

В исследовании участвовала недавно назначенный доцент Джоанна Калуцка из Департамента биомедицины и Института перспективных исследований Орхуса (AIAS) в Орхусском университете, Дания. Джоанна Калуцка вместе с коллегами Лаурой де Руй и Джермейном Говея из Католического университета (KU) Лёвена и VIB, Бельгия, являются первыми авторами исследования.

Они описывают новый результат исследования и сопровождающий его Атлас эндотелиальных клеток как инструмент, который можно использовать для улучшения лечения многих заболеваний, связанных с кровеносными сосудами.

"Кровеносные сосуды образуют сеть малых и крупных транспортных каналов, которые, поддерживаемые эндотелиальными клетками, доставляют кислород, питательные вещества и отходы к органам и от них. Если бы все кровеносные сосуды человеческого тела выложить рядом, их длина была бы в два с половиной раза больше окружности Земли, или примерно 100 000 км. Это иллюстрирует огромную важность кровеносных сосудов и подчеркивает обоснованность нашей работы по их картированию", — говорит Джоанна Калуцка.

Эндотелиальные клетки — это специализированный слой клеток, выстилающий внутреннюю поверхность всех наших кровеносных сосудов. Текущее исследование подтверждает ранее известные данные о том, что эти клетки адаптируются к окружающей среде и подстраиваются под различные функции и потребности органов.

В данном исследовании охарактеризованы эндотелиальные клетки в кровеносных сосудах мозга, легких, печени, толстой кишки, тонкой кишки, семенников, почек, селезенки, сердца и различных групп мышц мыши. Это картирование, по словам Джоанны Калуцки, удивило исследователей в нескольких аспектах.

"Если взять такой орган, как мозг, эндотелиальные клетки плотно прилегают друг к другу и образуют очень плотный непрерывный монослой, который позволяет крови быстро и легко течь для доставки кислорода в мозг, ограничивая при этом прохождение токсинов и патогенов. В транспортной метафоре это соответствовало бы новой гладкой и стабильной асфальтированной трассе. В печени же эндотелиальные клетки соответствуют дороге, вымощенной рыхлой брусчаткой", — говорит Калуцка.

Она объясняет, что отверстия и трещины между "булыжниками", их морфология, существуют из-за метаболических функций печени, связанных с транспортом питательных веществ.

"Для оптимальной функции печени необходимо формировать пористые кровеносные сосуды, поскольку это создает возможность для прохождения питательных веществ. Именно поэтому мы предполагали, что эндотелиальные клетки имеют разные молекулярные сигнатуры в различных органах, и это вдохновило наше исследование", — говорит Калуцка.

"Этот атлас теперь помогает нам понять молекулярные особенности, присущие эндотелиальным клеткам, которые, в транспортной метафоре, напоминают структуру скоростных трасс, брусчатки или других конфигураций, необходимых конкретной ткани или органу".

Исследовательская группа убеждена, что картирование эндотелиальных клеток облегчит разработку новых лекарств и других методов лечения. Калуцка прогнозирует, что лечение "больших убийц", например, сердечно-сосудистых заболеваний, таких как инсульт и атеросклероз, а также рака, может получить пользу от знаний, полученных с помощью этого нового атласа.

То же самое касается печени, легких и кишечника, где эндотелиальные клетки представляют собой первую точку контакта с иммунными клетками или патогенами. Особенно в легких эндотелиальные клетки оснащены молекулами, способными вызывать иммунный ответ. Эта информация может быть ключом к гораздо большему открытию и поможет объяснить, почему отторжение трансплантированных легких протекает тяжелее по сравнению с другими органами.

Метод картирования в исследовании — это анализ секвенирования РНК единичных клеток (single-cell RNA sequencing), документирующий профиль экспрессии генов (транскриптом) отдельных эндотелиальных клеток. Критичный читатель может указать, что исследователи картировали эндотелиальные клетки мышей — а мыши являются неидеальной моделью для человеческих заболеваний, что является фактом. В ответ Джоанна Калуцка отмечает, что для разработки новых лекарств нам по-прежнему нужны животные модели, чтобы прогнозировать эффективность препаратов у людей.