Согласно новому исследованию Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании, опубликованному в Интернете, согласно новому исследованию Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании, причудливо названный ген sonic hedgehog, наиболее известный тем, что он контролирует эмбриональное развитие, также поддерживает нормальное физиологическое состояние и процесс восстановления здорового легкого взрослого человека в случае его повреждения. неделя в природе перед печатным изданием.
Не все ткани созданы равными по способности к регенерации. Кожа и клетки крови постоянно обновляются, создавая совершенно новые популяции клеток каждые несколько дней. На другом конце спектра клетки сердца и мозга восстанавливаются медленно, если вообще восстанавливаются после травмы. Между этими двумя крайностями находятся такие ткани, как легкие и печень, которые имеют небольшой клеточный обмен у нормальных взрослых, но могут интенсивно регенерироваться после травмы. Такие ткани в целом считаются неподвижными.
Это неактивное состояние ранее считалось режимом по умолчанию для многих тканей, включая легкие, в отсутствие пролиферативного стимула, такого как травма. Однако остается неясным, как поддерживается состояние покоя в таких органах, как легкие, которые демонстрируют низкий уровень клеточного обмена.
"Мы продемонстрировали, что покой в легком взрослого человека на животной модели является активно поддерживаемым состоянием и регулируется передачей сигналов hedgehog," сказал старший автор Эд Морриси, доктор философии, профессор медицины Фонда Робинетт и профессор клеточной биологии и биологии развития. Морриси также является директором Пенсильванского центра легочной биологии и научным директором Пенсильванского института регенеративной медицины.
"Мы были удивлены," Морриси вспомнил. "Это было полной противоположностью тому, что предлагали другие исследователи, и почти противоположностью тому, что происходит во время разработки. Мы долго чесали в затылках."
Первый автор Тянь Пэн, доктор медицины, и другие сотрудники лаборатории Морриси использовали несколько подходов, чтобы определить, что ежик делает в легком взрослого человека. Во-первых, они удалили ген sonic hedgehog в эпителиальных клетках дыхательных путей легкого взрослого человека. Белок, сделанный из sonic hedgehog, секретируется эпителиальными клетками дыхательных путей и действует на соседние клетки, окружающие дыхательные пути, называемые мезенхимальными клетками.
Команда заметила, что после потери экспрессии sonic hedgehog мезенхимные клетки начали спонтанно пролиферировать. Это также произошло, когда они непосредственно инактивировали передачу сигналов hedgehog в самих мезенхимальных клетках.
Чтобы определить, что произошло после повреждения легкого, исследователи провели несколько различных травм легочной ткани и обнаружили, что, в отличие от предыдущих отчетов, передача сигналов hedgehog уменьшилась. Это снижение коррелировало с потерей клеток, которые обычно экспрессируют ген sonic hedgehog, которые были разрушены в результате травмы.
С этой новой концепцией того, что sonic hedgehog делает в легком взрослого, исследователи затем спросили, что произойдет, если они включат путь hedgehog после повреждения легкого. В соответствии с другими наблюдениями, команда Морриси обнаружила, что активация пути ежа ингибирует пролиферацию мезенхимальных клеток, окружающих дыхательные пути легких.
В целом, они обнаружили, что активация hedgehog во время повреждения эпителиальных клеток ослабляет репликацию мезенхимальных клеток, тогда как инактивация передачи сигналов hedgehog предотвращает восстановление покоя после травмы. Наконец, они показали, что передача сигналов hedgehog в мезенхимальных клетках также регулирует покой эпителия, и потеря этой регуляции приводит к аномальной регенерации эпителия после травмы. Потеря hedgehog в легком взрослого человека приводит к тому, что слишком много эпителиальных клеток выстилает дыхательные пути после травмы, тогда как усиление передачи сигналов hedgehog блокирует регенерацию эпителия дыхательных путей. Такие результаты предполагают, что усиление передачи сигналов hedgehog вызывает нарушение нормальных регенеративных свойств дыхательных путей легких, что приводит к дегенеративным болезненным состояниям.
"Эти результаты демонстрируют, что эпителиально-мезенхимальные взаимодействия, координируемые hedgehog, поддерживают нормальное состояние здорового легкого, а отключение hedgehog во время травмы может привести к аномальному восстановлению и регенерации клеток в легком," Морриси сказал. "Мы думаем, что ошибки в петле обратной связи ежа могут способствовать возникновению многих заболеваний легких у взрослых, характеризующихся хроническим повреждением и циклом регенерации."
Действительно, путь hedgehog был задействован в предыдущих общегеномных ассоциативных исследованиях заболеваний легких у взрослых. "Теперь у нас есть лучшее представление о том, что происходит при заболевании легких – у взрослых ежик подавляет пролиферацию и поддерживает покой клеток, в отличие от его противоположной роли в развитии эмбриона," Морриси объяснил. "Эти удивительные результаты показывают, что исследователи должны быть осторожны при прогнозировании функции путей развития во взрослых органах. Мы должны помнить, что они не всегда будут работать одинаково."