Новое понимание механической регуляции гомеостаза эпителиальной ткани

Международная группа учёных под руководством профессоры Аны-Сунчане Смит из Хорватского института Руджера Бошковича (RBI) и Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (Германия) получила новые данные о влиянии механических свойств на организацию и рост клеточных тканей. Эти результаты могут способствовать лучшему пониманию регенерации тканей, а также диагностике различных патологических состояний. Работа опубликована в ведущем научном журнале Physical Review X.

В течение жизни из-за болезни или травмы эластические свойства внеклеточного матрикса изменяются. Адаптации к этим изменениям ранее анализировались на клеточном уровне в рамках механореакции, однако влияние механических свойств микроокружения на структуру эпителиальных тканей (защитного внешнего слоя органов и тела) детально не изучалось.

Комбинируя теоретические и экспериментальные методы биофизики, исследователи изучили простые модельные эпителиальные ткани. Они показали, что жёсткость внеклеточного матрикса определяет самоорганизацию и рост ткани на всех масштабах длины.

«В наших экспериментах мы выращивали эпителиальные ткани на субстратах, создающих различный уровень стресса для ткани. На клеточном уровне мы обнаружили переход, управляемый жёсткостью, от плоского к трубчатому эпителию. На уровне ткани мы показали, что клетки самоорганизуются в макроскопические компартменты с разной динамикой и организацией клеток. Эти результаты указали на более сложную взаимосвязь между плотностью клеток и их подвижностью, чем считалось ранее. Наиболее интересно, что мы обнаружили высокую устойчивость организации эпителиальных тканей, несмотря на сильно различающуюся плотность гомеостатического состояния для разной жёсткости микроокружения. Это говорит о том, что в клеточных тканях активно регулируется именно определённая топология, а не плотность ткани. Этот факт может иметь значение для старения или диагностики медицинских патологий», — пояснила профессор Ана Сунчана Смит.