Механизм восстановления клеток после сдвигового воздействия

Коллективные движения клеток в многоклеточных организмах традиционно изучались в контексте биохимического распознавания, например, с участием белка кадгерина (например, E-кадгерин в эпителиальных клетках). Однако механизмы, с помощью которых клетки передают механические сигналы и восстанавливаются после деформации, оставались плохо изученными.

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Стэнфордского университета создали новое микроустройство, которое позволило приложить локальное сдвиговое усилие (наподобие разлома при землетрясении) к монослою клеток и измерить общую силу с помощью встроенной микропружины-датчика.

Ключевые результаты:

• Сдвиг не привел к разрыву или течению клеток друг мимо друга. Вместо этого клетки деформировались, получив своего рода "растяжение".
• После воздействия клетки передавали сигнал об "травме" соседям, запуская коллективный адаптивный ответ.
• Этот ответ проявлялся в виде усиленных колебаний ("танца") клеток: волнообразных движений к зоне повреждения и от нее, пока не восстанавливалась исходная форма.
• Реле (передача) сигнала зависела от нормальных межклеточных взаимодействий через E-кадгерин и актомиозиновое сокращение.

Значение и модель:

Наблюдения и измерения силы позволили предложить механическую модель, которая включает элемент хранения и передачи механического сигнала. Этот элемент, работая параллельно с известными вязкоупругими свойствами клеток, объясняет коллективное поведение. Клетки, вероятно, используют этот механизм для восстановления баланса натяжения (гомеостаза напряжения) в ткани после вызванного сдвигом силового дисбаланса.

Новое устройство открывает возможности для изучения того, как другие типы клеток чувствуют и передают силу, особенно сдвиговую, в многоклеточных тканях. Это важно для понимания метастазирования рака, процессов развития, заживления ран и создания лабораторно выращенных органов.