Заживление ран в меньшем масштабе: исследование показывает, что натяжение мембраны регулирует клеточный репарацию
Подобно небольшому порезу, который заживает сам, отдельные клетки в нашем теле ежедневно получают «раны» в своем защитном слое — клеточной мембране — и должны их восстанавливать.
Исследователи из Мюнстерского университета определили процессы, обеспечивающие точное закрытие таких повреждений мембраны. Их результаты были опубликованы в журнале Advanced Science.
В экспериментах команда под руководством профессора Фолькера Герке из Института медицинской биохимии изучала эндотелиальные клетки, выстилающие кровеносные сосуды. «Мы знаем, что эндотелиальные клетки часто получают повреждения мембраны из-за изменений нормального кровотока, и эти клетки должны ремонтировать повреждения, чтобы предотвратить гибель клеток. Чтобы детально изучить этот процесс, мы использовали лазер для создания контролируемых дефектов в клетках и наблюдали за их восстановлением в реальном времени под микроскопом», — объясняет первый автор исследования доктор Никита Радж.
В более раннем исследовании ученые показали, что «ранние эндосомы», которые в основном функционируют для транспорта веществ в клетку, сливаются с клеточной мембраной во время закрытия раны, чтобы запечатать поврежденный участок. Однако этого слияния недостаточно для завершения репарации, так как добавленный материал создает неровную, похожую на рубец поверхность на мембране.
«В месте, где ранние эндосомы запечатывают рану, мембрана становится рыхлой, что приводит к снижению мембранного натяжения. Мы впервые смогли показать, что это изменение натяжения служит сигналом, запускающим обратный захват избыточного мембранного материала в клетку», — объясняет профессор Фолькер Герке. Этот обратный захват восстанавливает нормальное мембранное натяжение, необходимое для поддержания клеточных функций.
Эти механизмы репарации не ограничиваются эндотелиальными клетками, но актуальны для широкого спектра типов клеток и имеют потенциально важные клинические последствия. «Нарушение репарации плазматической мембраны играет решающую роль в развитии нейродегенеративных заболеваний, деградации мышц и старении», — говорит доктор Радж.
«Наши фундаментальные знания о клеточных процессах репарации необходимы для понимания различных заболеваний. В будущих исследованиях мы планируем изучить, как эти механизмы нарушаются при конкретных патологических состояниях, таких как атеросклероз», — добавляет она.