Каннибалистический процесс, называемый аутофагией, побуждает умирающие эмбриональные стволовые клетки отправлять "съешь меня" а также "придет за мной" Сигналы о необходимости очистки их трупов – последний вздох, открывающий путь к нормальному развитию млекопитающих, обнаружили исследователи Юго-Западного медицинского центра Юго-Западного Медицинского центра.
Аутофагия – это способ, которым клетки пожирают собственные нежелательные или поврежденные части. Было известно, что он активен в гибели клеток, которая происходит во время нормального эмбрионального развития, но его точная роль была неясна.
Некоторые думали, что это может способствовать гибели клеток или действительно помогать клеткам оставаться в живых.
Новая роль аутофагии в удалении клеток, которые умирают во время нормального эмбрионального развития, описана в исследовании, опубликованном сегодня в журнале Cell. У эмбрионов мыши, лишенных аутофагии, есть клетки, которые не могут передавать химические сигналы, необходимые для их удаления здоровыми клетками. Если мертвые клетки накапливаются, это может привести к аномальному развитию и воспалению, а также вызвать аутоиммунное заболевание.
"Активация аутофагии в клетках, которым суждено умереть, может служить для удаления мертвых клеток и предотвращения пагубного воспаления во время нормального развития или когда гибель клеток происходит при определенных заболеваниях," сказал доктор. Бет Левин, профессор внутренней медицины и микробиологии и заведующая отделением инфекционных болезней Юго-Западного Юта. "Наши результаты также предполагают, что дефекты аутофагии могут вызывать аутоиммунные заболевания, и, если это так, устранение дефектов потенциально может помочь в лечении таких заболеваний."
Чтобы определить роль аутофагии в развитии, доктор. Левин, старший автор исследования Cell, и ее исследовательская группа изучали аутофагию в эмбриональных стволовых клетках мыши во время кавитации. В этой самой ранней волне запрограммированной гибели клеток, которая происходит во время развития млекопитающих, клетки образуют шар, известный как эмбриональное тело, а клетки в центре умирают и удаляются, оставляя зазор.
Но в эмбриональных телах мышей, лишенных генов аутофагии atg5 или беклин1, клетки умирали нормально, но оставались в центре. Затем эмбриональные тела перестали нормально развиваться.
Исследователи пошли еще дальше и изучили реальных мышей, у которых отсутствовали гены аутофагии в тканях легких и сетчатки, и обнаружили, что здоровые клетки поглотили менее 25 процентов мертвых клеток во время эмбрионального развития по сравнению с 75 процентами у нормальных мышей.
"Без аутофагии мертвые клетки просто не поглощаются очень эффективно," Доктор. Левин сказал. "Если у вас не будет быстрого удаления мертвых клеток, вы получите много нежелательного воспаления."
Но почему у нормальных эмбрионов мертвые клетки исчезают?
В ходе исследования доктор. Левин и исследователи продемонстрировали, что это связано со способностью аутофагии умирающих клеток подавать сигналы для поглощения здоровыми клетками. Поглощение зависит от сигналов от умирающих клеток. An "съешь меня" сигнал подается, когда химический фосфатидилсерин подвергается воздействию снаружи мембраны клетки. А "придет за мной" сигнал передается через секрецию другого химического вещества, лизофосфатидилхолина.
Исследование показывает, что эмбриональные тела мыши с дефицитом аутофагии не смогли нормально развиваться, потому что их клетки не подвергали воздействию фосфатидилсерина и секретировали низкие уровни лизофосфатидилхолина.
"Другими словами, они не генерировали ни один из этих двух необходимых сигналов," Доктор. Левин сказал.
Исследователи также обнаружили, что клетки эмбрионов мышей с дефицитом аутофагии имеют низкий уровень АТФ, жизненно важного источника энергии для многих клеточных функций. Известно, что аутофагия генерирует аминокислоты и жирные кислоты, используемые в производстве АТФ.
Доктор. Левин сказал.
"Это исследование показывает, что сигналы, индуцированные аутофагией, необходимы для нормального развития," она сказала. "Это также повышает вероятность того, что дефекты аутофагии могут спровоцировать воспаление в условиях человека с гибелью клеток, например, нейродегенеративные заболевания или химиотерапевтическое лечение рака."
Источник: Юго-западный медицинский центр UT