Как клетки дыхательных путей работают вместе при регенерации и старении
Микроскопическое изображение, показывающее стволовые клетки в молодых (слева) и старых (справа) дыхательных путях с ядрами клеток в синем, базальные стволовые клетки дыхательных путей в красных и реснитчатых клетках в зеленом. Предоставлено: Исследовательский центр Broad Stem Cell.

Исследователи из Центра регенеративной медицины и исследований стволовых клеток Эли и Эдита в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе определили процесс, посредством которого стволовые клетки в дыхательных путях легких переключаются между двумя различными фазами — создавая больше самих себя и производя зрелые клетки дыхательных путей — восстановить легочную ткань после травмы.

Исследование, опубликованное в Cell Stem Cell, также проливает свет на то, как старение может привести к неправильной регенерации легких, что может привести к раку легких и другим заболеваниям.

«В настоящее время существует несколько методов лечения, направленных на биологию заболеваний легких», — говорит доктор Бриджит Гомпертс, профессор и заместитель директора по исследованиям в области детской гематологии и онкологии в Детском институте открытий и инноваций UCLA, а также старший автор статьи. «Эти результаты послужат основой для наших усилий по разработке целевой терапии для улучшения здоровья дыхательных путей».

Дыхательные пути, по которым воздух вдыхается из носа и рта в легкие, являются первой линией защиты организма от переносимых по воздуху частиц, таких как микробы и загрязнения, которые могут вызвать болезнь.

В этом процессе жизненно важную роль играют два типа клеток дыхательных путей: клетки слизи, которые выделяют слизь для улавливания вредных частиц, и реснитчатые клетки, которые используют свои пальцеобразные выступы, чтобы подметать поглощенные слизью частицы до задней части тела. горло, где они могут быть удалены из легких.

Инфекционные или токсичные частицы, которыми люди дышат каждый день, могут повредить дыхательные пути, и когда это происходит, базальные стволовые клетки дыхательных путей, которые способны самообновляться и продуцировать слизь и реснитчатые клетки, которые выстилают дыхательные пути, активируются для восстановления. ущерб.

Для поддержания правильного баланса каждого типа клеток базальные стволовые клетки дыхательных путей должны переходить из пролиферативной фазы, во время которой они вырабатывают больше самих себя, в фазу дифференцировки, во время которой они дают начало зрелым клеткам дыхательных путей.

«Эти стволовые клетки должны поддерживать действительно деликатное равновесие», — сказал Гомпертс, который также является соучредителем программы по биологии рака и стволовых клеток в Университете рака в Университете Джонса Университета Лос-Анджелеса. «Они должны производить необходимое количество слизи и ресничных клеток, чтобы не допустить попадания вредных частиц в легкие, но им также необходимо самовоспроизводиться, чтобы обеспечить достаточное количество стволовых клеток для ответа на следующую травму».

В новом исследовании ученые исследовали мышей с повреждениями легких, анализируя, как различные типы клеток, обнаруженных в нише — поддерживающей среде, окружающей базальные стволовые клетки дыхательных путей, — работают вместе, чтобы организовать ответную реакцию восстановления.

Они обнаружили, что группа молекул, известная как сигнальный путь Wnt/бета-катенин, активируется, чтобы стимулировать базальные стволовые клетки дыхательных путей в ответ на повреждение. Исследователи были удивлены, обнаружив, что эта группа молекул происходит из одного типа клеток, чтобы инициировать пролиферацию, и из другого типа клеток, чтобы инициировать дифференцировку.

В фазе восстановления пролиферации клетка соединительной ткани, называемая фибробластом, секретирует молекулу Wnt, которая сигнализирует стволовым клеткам, что пора самообновляться. В фазе дифференцировки репарации молекула Wnt секретируется эпителиальной клеткой, которая образует слизистую оболочку тканей и органов, чтобы сигнализировать стволовым клеткам о том, что пора производить зрелые клетки дыхательных путей.

Понимание того, как происходит регенерация в здоровых легких, является первым важным шагом к пониманию того, как болезнь может возникнуть, когда процесс идет не так, как надо. В поисках понимания того, какую роль этот процесс и клетки, которые его активируют, могут играть при заболевании, ученые изучили его активность у мышей старшего возраста.

«Мы были удивлены, обнаружив, что в стареющих дыхательных путях сигнальный путь Wnt/бета-катенин активен в стволовых клетках, даже когда нет повреждений, в отличие от молодых дыхательных путей, где он активируется только при необходимости, «сказал Коди Арос, первый автор газеты, студент-медик из Калифорнийского университета, который недавно закончил докторскую диссертацию. «Когда этот путь активен, он стимулирует стволовые клетки производить больше себя и больше клеток дыхательных путей, даже если они не нужны».

Предыдущее исследование лаборатории Гомпертса установило связь между более активным путем Wnt/бета-катенина и раком легких.

«Чем больше клетка делится, тем больше вероятность того, что ошибка корректуры или мутация могут привести к раку», — сказал Гомпертс.

Новая статья основывается на этой работе, устанавливая не только то, что идет не так, но и именно тогда, когда что-то идет не так у здоровых людей как часть процесса старения.

«Эти результаты дают нам представление о том, какие типы клеток важны, какой путь важен и когда мы можем подумать о вмешательстве в терапию для предотвращения образования рака», — сказал Арос./p>




Добавить комментарий

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