Клетки в спинных дисках рыб способны к самовосстановлению
Исследователи из Университета Дьюка обнаружили уникальный механизм восстановления в развивающемся позвоночнике рыбки данио-рерио. Это открытие может пролить свет на причины дегенерации межпозвонковых дисков у долгоживущих организмов, таких как человек.
Механизм, по-видимому, защищает заполненные жидкостью клетки хорды (предшественника позвоночника) от механического стресса, когда молодые рыбы начинают плавать. Клетки хорды позже формируют гелеобразный центр межпозвонковых дисков — плоских круглых прокладок между позвонками, которые действуют как амортизаторы для позвоночника.
Исчезновение этих клеток со временем связано с дегенеративной болезнью дисков — одной из основных причин боли и инвалидности у людей во всем мире.
Ключевое открытие: роль кавеол
Исследователи изучили, как крошечные впячивания в плазматической мембране, называемые кавеолами (лат. "маленькие пещеры"), защищают клетки от разрыва. Команда создала мутантов по трём генам кавеол у прозрачных эмбрионов данио-рерио.
Когда мутантные эмбрионы вылупились и начали плавать, оказывая давление на недоразвитый позвоночник, их вакуолизированные клетки начали разрушаться. Однако, несмотря на множественные повреждения, зрелый позвоночник сформировался нормально.
Механизм самовосстановления
Более детальное изучение показало процесс репарации:
- Вакуолизированная клетка разрывалась, высвобождая своё содержимое.
- В течение 15 часов соседняя клетка эпителиального чехла перемещалась к месту повреждения.
- Эта клетка превращалась в новую вакуолизированную клетку, замещая утраченную.
Эксперименты выявили, что сигналом для восстановления служит высвобождение содержимого клетки, в частности, нуклеотидов (основных молекулярных строительных блоков). Обработка изолированных клеток эпителиального чехла аналогами нуклеотидов вызывала их превращение в вакуолизированные клетки.
Значение для медицины
Это открытие может иметь значение для понимания не только причин болей в спине, но и происхождения некоторых опухолей. Данные указывают, что хордомы — редкие и агрессивные опухоли из клеток хорды — могут возникать, когда клетки эпителиального чехла покидают хорду и инвазируют череп и другие ткани.
Исследование опубликовано 22 июня 2017 года в журнале Current Biology.