Клетки сосудов в мышцах, готовые к росту при физической нагрузке

Исследователи из ETH Zurich под руководством профессора Катриен Де Бок обнаружили особый тип клеток кровеносных сосудов в мышцах, которые начинают быстро размножаться при физической нагрузке, формируя новые сосуды. Это открытие может лечь в основу новых методов лечения сосудистых нарушений в мышцах.

В промышленно развитых странах основной причиной ампутации стопы или ноги является нарушение кровоснабжения мышц у пациентов с диабетом. Хотя известно, что физические упражнения стимулируют образование кровеносных сосудов, молекулярные и клеточные механизмы этого процесса изучены слабо. Понимание этих механизмов позволит системно улучшать кровоснабжение мышц у пациентов.

Исследуя мышей и культивируемые человеческие клетки, учёные сосредоточились на клетках сосудистой стенки (эндотелиальных клетках) и обнаружили два типа капиллярных эндотелиальных клеток, которые можно различить по молекулярному маркеру ATF4:

• Клетки с очень низким уровнем ATF4 в основном находятся в капиллярах, питающих белые мышечные волокна.
• Клетки с высоким уровнем ATF4 в основном являются частью кровеносных сосудов рядом с красными мышечными волокнами.

Клетки в режиме ожидания

Упражнения преимущественно стимулируют деление именно эндотелиальных клеток с высоким уровнем ATF4 (тех, что рядом с красными волокнами), что приводит к образованию новых капилляров. Клетки с низким ATF4 на нагрузку не реагируют.

"Эндотелиальные клетки с высоким уровнем ATF4 находятся в 'метаболическом режиме ожидания', всегда готовые начать формировать новые сосуды", — объясняет Катриен Де Бок.

ATF4 — это регуляторный белок внутри клетки. Клетки, содержащие этот белок, подготовлены к быстрому ответу на соответствующий стимул. Как только начинается физическая нагрузка, эти клетки увеличивают потребление аминокислот и ускоряют синтез ДНК и белков, что стимулирует быстрое деление клеток и, в конечном итоге, образование новых кровеносных сосудов.

Почему эти "готовые к работе" эндотелиальные клетки в основном находятся рядом с красными мышечными волокнами, пока неизвестно. Исследователи намерены выяснить это в дальнейшем. Полученные данные планируется использовать для разработки терапий, стимулирующих рост мышечных кровеносных сосудов у пациентов с диабетом, окклюзией артерий и реципиентов трансплантированных органов.