22 апреля 2013

Удивительная способность стволовых клеток крови отвечать на тяжелые состояния

Удивительная способность стволовых клеток крови отвечать на тяжелые состояния

Бригада исследователей из Inserm, CNRS и MDC возглавляемая Майклом Сивеком из Центра иммунологии Марселя Люмини (CNRS, INSERM, Aix Marseille Université) и Центра молекулярной медицины Макса Делбрюка, (Берлин-Буш), сегодня раскрыла неожиданную роль гемопоэтических стволовых клеток: они не просто обеспечивают непрерывность запасов наших клеток крови; при тяжелых состояниях они способны к воспроизводству лейкоцитов «по требованию», что помогает организму бороться с воспалением или инфекцией. Эта свойство может использоваться в защите от инфекций у больных с трансплантацией костного мозга, в то время как их иммунная система восстанавливается. Подробности исследования опубликованы в журнале «Природа» 10-ого апреля.

Клетки вовлечены в питание крови, очистку и защиту наших тканей, но продолжительность их жизни ограничена. Продолжительность жизни эритроцита редко превышает три месяца, наши тромбоциты умирают через десять дней и большинство наших лейкоцитов живут только несколько дней.

Организм должен воспроизводить замещающие клетки своевременно. В этом состоит роль гемопоэтических стволовых клеток, более распространенно называемых стволовыми клетками крови. Спрятанные в основе костного мозга (мягкой ткани в сердцевине длинных костей, таких как грудная клетка, кости позвоночника, тазовые и плечевые кости), они ежедневно выбрасывают в кровоток миллиарды новых клеток. Чтобы достичь этого стратегического задания, они должны не только умножаться, но также и дифференцироваться, то есть производить специализированные лейкоциты, эритроциты или тромбоциты.

В течение многих лет, исследователи интересовались тем, как этот процесс специализации запускается в стволовых клетках. Ранее Майкл Сивек и его бригада обнаружили, что последние не беспорядочно участвуют в специфическом пути дифференцирования, но «решают» свой исход под влиянием внутренних факторов и сигналов из окружающей среды.

Остается найти ответы на важные вопросы: каким соответственным образом стволовые клетки отвечают на тяжелые состояния? Например, они действительно ли в состоянии удовлетворить требованиям к воспроизводству лейкоцитов как макрофагов, для того чтобы уничтожать микроорганизмы во время инфекции?

До сих пор, ответ был ясен: стволовые клетки не могли расшифровывать такие сообщения и, в сущности, дифференцировались беспорядочно. Бригада Майкла Сивека продемонстрировала, что, будучи далекими от того, чтобы быть нечувствительными к этим сигналам, стволовые клетки воспринимают их, и в ответ воспроизводят клетки, что является самым адекватным ответом перед лицом стоящей опасности.

«Мы обнаружили, что некая биологическая молекула в больших количествах воспроизводилась организмом во время инфекции или воспаления, непосредственно указывая стволовым клеткам путь к атаке», — сказал д-р Сэндрайн Саррэзин, исследователь из Inserm, соавтор публикации. «В результате эта молекула, называемая М-КСФ (макрофагальный колониестимулирующий фактор), активизирует переключатель миелоидной линии (ген PU.1), и стволовые клетки быстро производят клетки, которые лучше всего подходят для такой ситуации, как работа макрофагов».

Теперь, когда мы идентифицировали этот сигнал, в будущем станет возможным ускорить воспроизводство этих клеток у больных стоящих перед риском острого инфицирования», — сообщил д-р Майкл Сивек, Директор CNRS по исследованиям. «Во всем мире ежегодно дело обстоит таким образом для 50 000 пациентов, которые полностью беззащитны против инфицирования после пересадки костного мозга. Благодаря М-КСФ может стать возможны стимуляция продуцирования полезных клеток, при этом избежав воспроизводства тех клеток, которые могут неосторожно атаковать организм этих пациентов. Поэтому они могут защитить от инфекций, в то время как восстанавливается их иммунная система».

Об открытии

По-видимому, это простое открытие является в значительной степени предварительным, и в своем подходе и в затребованной технологии. Чтобы сделать выводы, бригада должна была измерить изменение состояния в каждой клетке. Это было двойной проблемой: стволовые клетки являются не только очень редкими (на 10 000 клеток в костном мозгу мыши есть только одна стволовая клетка), но они также полностью неотличимы от своего потомства.

«Чтобы дифференцировать «главных героев», мы использовали флуоресцентный маркер, чтобы обозначить статус (включен или выключен) переключателя миелоидных клеток: белок PU.1. Сначала на животных, затем съемкой под микроскопом ускорения клеточной дифференциации, мы показали, что стволовые клетки в ответ на М-КСФ «вспыхивают» почти мгновенно», — сообщил ассистирующий инженер CNRS Ноушин Моссэдег-Келлер, соавтор этой публикации. «Чтобы быть абсолютно уверенными, мы восстановили клетки одну за другой и подтвердили, что миелоидные гены были активизированы во всех клетках, которые изменяли цвет на зеленый: как только они получали предупреждающее сообщение, они меняли идентичность».


Источник:
sciencedaily.com



Апигенин снижает когнитивные нарушения в мышиной модели синдрома Дауна

У мышей, получавших апигенин, были лучшие показатели памяти и вехи развития. Согласно исследованию, проведенному учеными из Национального института здравоохранения и других учреждений, растительное соединение апигенин улучшило когнитивные нарушения и дефицит памяти, обычно наблюдаемые на мышах с синдромом Дауна. Апигенин содержится в цветках ромашки, петрушке, сельдерее, мяте перечной и цитрусовых. Исследователи скармливали соединение беременным мышам, несущим…

Как иммунная система обнаруживает скрытых «злоумышленников»?

Исследования, проведенные доцентом Техасского университета A&M Вонмуком Хвангом, привели к лучшему пониманию того, как компоненты иммунной системы организма находят вторгшиеся или поврежденные клетки, что может привести к новым подходам к лечению вирусов и рака. Хван, доцент кафедры биомедицинской инженерии Техасского университета A&M, написал об этом в статье, недавно опубликованной в журнале Proceedings of the National…

Прорыв в регенеративной стоматологии

Новые знания о клеточном составе и росте зубов могут ускорить развитие регенеративной стоматологии — биологической терапии поврежденных зубов, а также лечения чувствительности зубов. Исследование, проведенное учеными из Каролинского института, опубликовано в Nature Communications. Зубы развиваются в результате сложного процесса, в котором мягкие ткани с соединительной тканью, нервами и кровеносными сосудами соединяются с тремя различными типами…

Долгосрочные неврологические последствия COVID-19

Готов ли мир к волне неврологических последствий, которые могут возникнуть в результате COVID-19? Этот вопрос находится в авангарде исследований, проводимых в Институте неврологии и психического здоровья Флори. Команда нейробиологов и клиницистов изучает потенциальную связь между COVID-19 и повышенным риском болезни Паркинсона, а также меры, чтобы опередить кривую. «Хотя ученые все еще изучают, как вирус SARS-CoV-2…

Как генетика может повлиять на лечение COVID-19

За последние несколько месяцев в отношении ряда лекарств для лечения COVID-19 проводились исследования, при этом не было достоверно установленной безопасности или данных, подтверждающих эти утверждения. Однако некоторые из этих недоказанных методов лечения могут иметь скрытые генетические причины неэффективности и приводить к фатальным побочным эффектам, как это обнаруживается с гидроксихлорохином. Аспиранты Факультета фармацевтического колледжа Университета Миннесоты…