Учёные открыли «переборки» между клетками печени

Исследователи из Сколтеха и их коллеги из Германии и США обнаружили структуры, ответственные за форму жёлчных канальцев — сети каналов в печени. Их исследование, опубликованное в Journal of Cell Biology, также выявило ген, необходимый для формирования этих структур, которые команда сравнивает с переборками в корпусе корабля.

Тело содержит множество трубчатых структур, таких как кровеносные сосуды или кишечник. Обычно они формируются множеством эпителиальных клеток, которые совместно используют свои апикальные, или «внутренние», поверхности. В отличие от этого, основные клетки печени — гепатоциты — формируют просветы (люмены), делясь поверхностями только с непосредственно соседними клетками. Это приводит к образованию очень узких каналов, которые ветвятся в трёхмерную сеть.

До сих пор было неизвестно, что заставляет гепатоциты вести себя таким образом, в отличие от другого типа клеток печени — холангиоцитов. Последние строят гораздо более крупные трубки с довольно простой структурой, больше похожие на обычные эпителиальные клетки. Какое-то время предполагалось, что за форму просветов гепатоцитов отвечает некая локальная механическая особенность или взаимодействие.

Апикальные переборки

Команда Марино Дзериаля из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка в сотрудничестве с исследователями Сколтеха под руководством доцента Тимофея Зацепина обнаружила выросты на апикальных поверхностях гепатоцитов, которые формируют структуры, напоминающие переборки в корпусе корабля, внутри просветов. Команда наблюдала эти «усиливающие рёбра» с помощью электронного микроскопа и показала, что они ответственны за узкую форму жёлчных канальцев и сложность их сети.

В отличие от корпуса корабля, апикальные выросты не разделяют жёлчные канальцы, а сохраняют их непрерывность. Однако обе структуры — созданная человеком и внутренняя клеточная — служат для обеспечения жёсткости.

Чтобы исключить возможность того, что апикальные переборки являются артефактом наблюдений in vitro, команда исследовала печень эмбриона мыши с помощью электронной микроскопии, подтвердив наличие переборочных соединений in vivo в формирующихся жёлчных канальцах. Переборки не делили просвет на изолированные камеры. Печень взрослой мыши также демонстрировала такие структуры. Наблюдения in vivo позволили исследователям убедиться, что вновь открытые переборки не были ошибочно приняты за микроворсинки — распространённый тип выпячивания клеточной мембраны.

Генетическая основа

Затем команда приступила к изучению генов-кандидатов, потенциально ответственных за формирование переборок, в конечном итоге сосредоточив внимание на Rab35. Функции хорошо известного белка Rab35 ранее не связывали с морфологией просвета гепатоцитов. Электронная микроскопия и 3D-моделирование показали, что нокдаун (подавление экспрессии) гена Rab35 приводил к тому, что гепатоциты не развивали переборочные структуры и, как следствие, формировали просветы, похожие на просветы холангиоцитов.

«У гепатоцитов и холангиоцитов есть общий предшественник — гепатобласт, поэтому частичное переключение фенотипа гепатоцитов при нокдауне Rab35 ясно показывает, что Rab35 участвует в «настройке» просвета. Но мы знаем, что Rab35 не контролирует формирование переборок напрямую. Будучи известным транспортером, он перемещает белки внутри клетки», — сказал Тимофей Зацепин. — «Rab35 явно отвечает за транспортировку некоторого белкового комплекса или комплексов, которые фактически управляют развитием переборок. Мы хотим раскрыть весь точный механизм, который делает печень такой отличной от других органов».

Исследователи предполагают, что открытые ими переборочные структуры можно использовать для дальнейших исследований с потенциальным медицинским применением. «Эти структуры сами по себе удивительны и красивы. Квазипериодический рисунок апикальных переборок, расстояние между которыми сопоставимо с диаметром просвета, похож на несущие конструкции в рукотворных сооружениях», — прокомментировал Зацепин, добавив, что команда «собирается изучить вклад этого механизма в функционирование печени и её регенерацию в контексте жировой болезни печени и фиброза».