Перемещение или сокращение: вот как клетки выбирают, когда надо избавиться от раны

Когда на коже возникает рана, эпителиальные клетки начинают согласованно двигаться, закрывая разрыв. Недавние исследования показали, что форма раневого края играет ключевую роль в этом процессе.

На выпуклой поверхности клетки образуют крупные выросты и "ползут" в пустое пространство, что позволяет ускорить процесс заживления. А на вогнутой — стягиваются, сокращая ткань и закрывая дефект. Это является важным аспектом.

До сих пор оставалось неясным, как именно клетки распознают эту кривизну, но ученые смогли разобраться в этом процессе. Четыре года назад Симран Равал из Института фундаментальных исследований Тата (Индия) решила изучить этот процесс глубже. Это помогло продвинуться в исследованиях.

Результаты, опубликованные в Nature Cell Biology, показали, что ключевую роль играет эндоплазматический ретикулум (ЭР) — внутриклеточная органелла эукариотической клетки, представляющая собой разветвленную систему из окруженных мембраной уплотненных полостей, пузырьков и канальцев, что очень важно.

Эта крупнейшая внутриклеточная органелла меняет форму в зависимости от геометрии раны: становится трубчатой на выпуклых участках и листоподобной на вогнутых, что является главным фактором.

Выбор стратегии движения: перемещение или сокращение

Эти перестройки определяют выбор стратегии движения клетки — перемещение вперед или сокращение, что помогает клеткам восстанавливаться. Это позволяет более точно направлять процессы заживления.

Ученые составили карту изменений и обнаружили, что ЭР реагирует на кривизну заметнее других частей клетки (лизосом, митохондрий, аппарата Гольджи), что указывает на его важную роль. Это играет важную роль в работе.

Когда его искусственно заставляли формировать трубки вместо листов, клетки меняли поведение: вместо сокращения начинали двигаться, что является важным свидетельством.

Роль актина и микротрубочек: структуры цитоскелета

Оказалось, что перестройки ЭР зависят от динамики актина (белок, который является ключевым компонентом цитоскелета эукариотических клеток) и микротрубочек — структур цитоскелета. Они играют важную роль.

На выпуклых краях именно микротрубочки играли главную роль в преобразовании ЭР в трубчатую форму, что является ключевым моментом.

Чтобы количественно оценить эти процессы, Прадип Кешаванарайя (Университет Бирмингема, Великобритания) создал математическую модель, что позволило получить более точные данные. Это помогло понять процесс.

Она показала: изменения формы ЭР помогают клеткам снижать напряжение, возникающее во время миграции, что является важным аспектом.

ЭР охватывает клетку от ядра до периферии как единое целое, и любые изменения его структуры способны влиять на каскады сигналов. По сути, он оказался звеном между физической формой раны и биохимическими реакциями клетки, что является важным.

Равал: о неожиданном открытии

"Мы знали, что цитоскелет реагирует на механические сигналы", — говорит Равал.

Но оказалось, что и мембранные органоиды, такие как ЭР, тоже способны их чувствовать и перестраиваться", что стало сенсацией.

ЭР, известный прежде всего синтезом белков, способен "чувствовать" форму раны и управлять движением клеток, что смещает фокус исследований заживления ран. Это имеет большое значение.

Оказывается, важны не только биохимические сигналы, но и сама геометрия повреждения. Это может пролить свет на процессы регенерации органов или развитие эмбриона, что является очень перспективным.

Интересные факты о клетках:

В теле человека насчитывается около 37 триллионов клеток.
Клетки постоянно обновляются, заменяя старые и поврежденные.
Каждая клетка содержит генетический материал, необходимый для ее функционирования.

Открытие роли эндоплазматического ретикулума в заживлении ран открывает новые перспективы в исследовании регенерации тканей и может привести к разработке новых методов лечения. Это может изменить подход к лечению.