Как застежка-молния: как клетки формируют новые кровеносные сосуды

Формирование кровеносных сосудов зависит от способности сосудистых клеток двигаться, оставаясь при этом прочно связанными друг с другом. Это позволяет сосудам расти и ветвиться, не пропуская кровь. В текущем выпуске Nature Communications ученые из Биоцентра Базельского университета описывают, как это работает. В этом процессе цитоскелет толкает клетку вперед, а адгезионный белок затем закрывает щель с соседней клеткой, как застежка-молния.

Кровеносные сосуды образуют разветвленную систему, проходящую через все наше тело. Они служат путями для клеток крови и транспортируют кислород и питательные вещества к каждому органу. У эмбриона сосуды развиваются одновременно во многих местах, затем соединяются и образуют сложную сеть. Точкой роста сосудов являются эндотелиальные клетки. Они могут мигрировать группами из сосуда и формировать новые трубки — капилляры.

Команда профессора Маркуса Аффольтера из Биоцентра Базельского университета использует рыбку данио в качестве модельного организма для изучения развития кровеносных сосудов. В своем текущем исследовании ученые показали, что эндотелиальные клетки могут мигрировать внутри сосудистых ростков, оставаясь прочно прикрепленными друг к другу. Если бы клетки не могли оставаться связанными, во время васкуляризации происходило бы кровоизлияние в окружающие ткани.

Васкуляризация: постоянная перестройка эндотелиальных клеток

Прозрачность эмбриона данио позволяет исследователям наблюдать формирование сосудов вживую в живом организме. Высокоскоростная съемка васкуляризации показывает, что эндотелиальные клетки перемещаются друг по другу, формируя капилляр, и постоянно меняют свое положение в новообразующемся сосуде. Доктор Хайнц-Георг Белтинг, руководитель исследования, детально изучил этот процесс.

Во время перестройки эндотелиальных клеток в сосуде важно, чтобы клетки удлинялись и мигрировали, постоянно поддерживая межклеточные соединения. Ключевую роль в этом процессе играют адгезионный белок VE-кадгерин и клеточный скелет (цитоскелет). «Эти два игрока должны тесно взаимодействовать во время этих активных движений клеток, — говорит Белтинг. — Цитоскелет делает первый шаг; он обеспечивает удлинение клетки. Затем VE-кадгерин закрепляет клеточные выступы на соседней клетке. Дополнительный белок в конечном итоге стабилизирует новообразованное соединение эндотелиальных клеток. Этот повторяющийся процесс позволяет клетке медленно продвигаться вперед». Этот механизм работает как застежка-молния: как только клетка немного сдвинулась, щель до соседней эндотелиальной клетки закрывается.

Пластичность обеспечивает рост и гибкость

То, что эндотелиальные клетки очень подвижны во время формирования сосудов и при этом всегда остаются прочно связанными, обеспечивает пластичность сосуда при сохранении его стабильности. «Способность эндотелиальных клеток распознавать друг друга, мигрировать и формировать межклеточные соединения предотвращает повреждения во время роста. Кроме того, кровеносные сосуды гибки, чтобы реагировать на различные условия, такие как колебания артериального давления», — говорит Белтинг. «Эта пластичность также играет роль в заживлении ран, воспалении и иммунном ответе».