Иллюстрация лейкоцитов, мигрирующих без трансмембранного силового связывания по гладкой и ухабистой дороге (цитоплазма серого цвета, ядро ​​синего цвета, актиновый цитоскелет красного цвета). Ретроградный поток актина показан красными стрелками на левой панели: в обоих случаях быстрый ретроградный поток генерируется от передней части клетки к задней части. Тем не менее, поток создает только необходимую силу, которая толкает канал, когда есть удары, и ячейка может двигаться вперед (правая панель, нижняя часть). Предоставлено: © Anne Reversat

Лейкоциты мгновенно выходят из кровеносных сосудов к месту воспаления после травмы. Точно так же раковые клетки, которые могут возникать в любой ткани или органе, также могут распространяться и размножаться далеко от места их происхождения. Результат: метастазирование.
                                                                                       

Обычно каждая клетка в организме связывается с окружающей средой через специфические рецепторы адгезии, которые присутствуют на ее плазматической мембране. Являясь универсальным «клеем» между клетками и их окружением, эти рецепторы адгезии, или интегрины, либо стабилизируют клетку, если она должна оставаться неподвижной, либо служат якорем, когда клетка поднимается через ткань. Но как определенные типы клеток, такие как лейкоциты, могут гибко ползать по разным тканям, даже если эти ткани состоят из совершенно разных молекул, которые не обязательно соответствуют рецепторам адгезии?

Перемещение с и без «клея»

Эта загадка была раскрыта в недавнем исследовании, опубликованном в Nature группой Майкла Сикста из Института науки и технологий Австрии (IST Austria) и сотрудниками из Франции. Комбинируя эксперименты с физическими моделями, ученые описывают новый механизм клеточной локомоции, который не требует связывания с внеклеточной средой. Вместо этого клетки используют геометрию окружающей среды, чтобы продвигать себя.

В своих экспериментах биологи использовали различные типы лейкоцитов, из которых они генетически исключили функцию интегринов для прерывания связывания между клетками и их внеклеточной средой. Хотя интегрины необходимы для выживания и перемещения почти всех типов клеток, ученые IST Austria обнаружили в предыдущем исследовании, что лейкоциты могут двигаться и выживать без интегринов. То же самое относится и к некоторым раковым клеткам.


            Лейкоцит мигрирует в микрофлюидном канале без какой-либо трансмембранной силовой связи. Когда на дороге появляются многочисленные неровности, ячейка движется быстро (левая сторона), но когда неровности слишком далеко друг от друга или дорожка ровная, ячейка движется на месте (правая сторона). Кредит: © IST Austria — Sixt group

Ледяные земли впереди!

Чтобы проанализировать механизм локомоции, который позволяет клеткам мигрировать в отсутствие адгезии, ученые сосредоточились на геометрии окружающей среды, а не на ее молекулярном составе. Они разработали крошечные «микрофлюидные» каналы размером с ячейку с различной геометрией стенок: от абсолютно гладких до шероховатых или зубчатых по текстуре. Затем они позволяли клеткам мигрировать через эти каналы, чтобы наблюдать, что лишенные интегрина клетки не могли двигаться вперед, когда стенки были гладкими и параллельными.

«Камеры» работали на месте «- точно так же, как автомобильная шина крутилась на ледяной почве», — говорит Энн Реверсат, первый автор исследования и бывший постдок IST Austria, который сейчас проводит исследования в Университете Ливерпуль. «Однако, когда стены были текстурированы с выпуклостями, клетки могли эффективно мигрировать без интегринов. Клетки, которые все еще содержали свои интегрины, могли одинаково мигрировать как в грубой текстурированной, так и в гладких каналах».

Правильный захват для повсюду

Посмотрев ближе экспериментально и теоретически на биомеханику такого «внедорожного» движения клеток, Reversat et al. раскрыли объединяющую механическую тему, которая лежит в основе обоих способов передвижения: актин, волокнистый строительный материал цитоскелета клетки, течет от передней части клетки к хвостовой части. Этот ретроградный поток актина — это сила внутри клетки, которая после соединения с окружающей средой движет тело клетки вперед. Силовое связывание может происходить через интегрины, которые проникают через плазматическую мембрану и тем самым связывают внутриклеточный актин с внеклеточным субстратом.

Как выяснили ученые, актин не может только соединяться через интегрины; он также может соединяться без каких-либо трансмембранных рецепторов. Реверсат говорит: «Ретроградный поток генерирует внутриклеточные сдвиговые силы, которые толкают к стенкам канала всякий раз, когда имеется выпуклость. Если стенки параллельны или выпуклости расположены слишком далеко друг от друга, это не работает. Другой способ убедиться в том, что клетка движется сама, изменяя свою форму с течением времени. В конце концов, лейкоциты — это амебоидные клетки — «амойбос» — это греческое слово «изменение». Так как тонкая структура тканей геометрически очень сложна, амебоидные клетки всегда могут положиться на этот способ локомоция. Это делает их чрезвычайно адаптируемыми. По сути, они могут идти везде. «/p>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *