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



Как влияет потребление жиров на диабет 2 типа

Ученые из UNIGE обнаружили, что жир может помочь поджелудочной железе адаптироваться к избытку сахара, тем самым замедляя развитие диабета. Диабет 2 типа, которым страдает почти 10% населения мира, является серьезной проблемой общественного здравоохранения. Чрезмерно малоподвижный образ жизни и слишком калорийная диета способствуют развитию этого метаболического заболевания, изменяя функционирование клеток поджелудочной железы и снижая эффективность регуляции…

От чего зависит увеличение миелина в сером веществе мозга

Устойчивость к стрессу и дифференциальные симптомы коррелируют с региональными изменениями в головном мозге Недавнее исследование связывает тревожное поведение у крыс, а также посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) у ветеранов вооруженных сил с повышенным содержанием миелина — вещества, которое ускоряет связь между нейронами — в областях мозга, связанных с эмоциями и памятью. Результаты, представленные учеными из Калифорнийского…

Улучшение физической формы за счет интенсивных упражнений

С помощью 2000 участников Framingham Heart Study исследователи из BU изучили, насколько малоподвижный образ жизни, ходьба и рутинные упражнения влияют на физическую форму. Упражнения полезны для здоровья. Это общеизвестно. Но насколько строгим должно быть это упражнение, чтобы действительно повлиять на уровень физической подготовки человека? И если вы сидите весь день за столом, но при этом…

Как растительная пища помогает вырабатывать мРНК

Будущее вакцин может больше походить на поедание салата, чем на укол в руку. Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде изучают, могут ли они превратить съедобные растения, такие как салат, в фабрики по производству мРНК-вакцин. Коммуникатор РНК или мРНК технология, используемый в COVID-19 вакцин, работает обучая наши клетки распознавать и защитить нас от инфекционных заболеваний. Одна из…

Как парадокс Пето раскрывает тайны рака

Клетки в организме можно рассматривать как крошечные мишени для стрельбы из лука, каждая из которых уязвима для смертельной стрелы рака. Чем больше клеток у данного животного и чем дольше оно живет, тем выше вероятность накопления вредных клеточных мутаций, которые в конечном итоге могут привести к раку. По крайней мере, так подсказывает интуиция. Тем не менее,…