Стовбурові клітини, загальні для спільного розвитку серця та легенів, пояснюють адаптацію життя

Вівторок, 23 липня 2013 р. - У новій статті, опублікованій цього тижня в журналі "Природа", команда з Медичної школи Перельмана в Університеті Пенсільванії, США демонструє, що легенева судинна система, кровоносні судини, які з'єднують серце до легені розвивається навіть за відсутності легені. У мишей, у яких гальмується розвиток легенів, все ще є легеневі кровоносні судини, що виявило дослідникам, що серцеві прородники, або стовбурові клітини, мають важливе значення для кардіолегеневого спільного розвитку.
Еволюція адаптацій до життя на землі давно спантеличена біологами, які знають, що спільний розвиток серцево-судинної та легеневої систем - це нещодавнє еволюційне пристосування до життя поза водою, тобто сполучення функція серця з функцією газообміну легенів, одного з останніх органів, який розвинувся у ссавців і, безсумнівно, найважливішого для наземного життя.
Узгоджене дозрівання клітин цих двох систем ілюструється під час ембріонального розвитку, коли первісні клітини-попередники легені виступають у примітивні клітини-попередники серця, оскільки два органи розвиваються паралельно, утворюючи серцево-легеневий кровообіг. Однак мало відомо про молекулярні сигнали, які керують одночасним розвитком, і про те, як загальна клітина-попередник для обох органів може впливати на патологію супутніх захворювань, таких як легенева гіпертензія.
Команда Пенна під керівництвом Едварда Е. Моррісі, професора медицини та клітинної та розвитку біології та наукового керівника Інституту регенеративної медицини Пенна, визначила популяцію багатопотужних кардіопульмональних клітин-попередників мезодерми, яку вони назвали CPP, яку можна відрізнити від багатьох інші ранні ембріональні клітини за допомогою експресії добре вивченої сигнальної молекули, Wnt2.
"Ми цікавимося, чи здатні ці клітини-попередники генерувати серце та легені, - каже Моррісі. - Наші дані показують, що перед розвитком легенів є позитивні клітини Wnt2 і допомагають координувати спільний розвиток легенів та серця, генеруючи клітини в обидві тканини ».
Питання про те, як легені розвиваються і підключаються до серцево-судинної системи, вже багато років інтригує команду лабораторій Моррісі. "Для кожного, хто вивчав анатомію більшості наземних тварин, цілком очевидно, що серце і легені тісно пов'язані. Це відображено навіть у клінічній медицині, де в багатьох місцях, включаючи Медичну школу Перельмана, відділ серцево-судинної медицини колись був відомий як відділ серцево-легеневої медицини ", - каже Моррісі.
Лабораторія Моррісі розпочала свої дослідження, задавши кілька простих питань: як спільно розвиваються легені та серце та які критичні сигнали регулюють цей процес? Прорив у цій роботі стався, коли команда охарактеризувала схему експресії гена Wnt2.
"Wnt2 виражається в унікальному місці в ранньому ембріоні, рівно між початком серця і трубою кишечника, звідки виникне легеневе", - сказав цей вчений. Це дозволило авторам створити модельну систему на мишах, чия серцево-легенева анатомія дуже схожа на аналогію людини, і дослідити, чи могли позитивні клітини Wnt2 координувати спільний розвиток серця та легенів.
Відстежуючи цю клітинну лінійку, вони показали, що клітини Wnt2 генерують окремі клони, які, в свою чергу, генерують як серце, так і легеневу тканину, включаючи кардіоміоцити та клітини кровоносних судин, такі як гладкі м’язи судин. Таким чином, вони виявили, що CPP здатні генерувати переважну більшість ранніх ембріональних типів клітин у серці та легенях. Ці дослідження також показали, що різні клітинні лінії в легенях пов'язані, наприклад, з тим, що гладкі м’язи судин і дихальні шляхи мають загальну клітину-попередника в легенях.
Розвиток СРР регулюється експресією іншого відомого білка під назвою «їжак», який необхідний для правильного підключення легеневої судинної системи до серця. Ці дослідження показують, що «їжак», який також виражається клітинами ранніх легенів-попередників, сприяє проникненню CPP до диференціювання в гладком’язовий компонент легеневої судинної системи.
Ці висновки ідентифікують нову популяцію потужних множинних серцево-легеневих попередників, які координують спільний розвиток серця та легенів, що потрібно для адаптації до наземного існування. Крім того, вони також мають важливе значення для захворювань, що вражають обидва органи, наприклад легеневу гіпертензію, оскільки не ясно, чи легенева гіпертензія - це в першу чергу захворювання легенів, чи є також внутрішні дефекти серця або серцево-судинної системи.
Ідентифікація СРЗ може забезпечити важливі дані про легеневу гіпертензію та інші захворювання шляхом визначення загальної клітини-попередника для обох органів. Майбутні дослідження будуть зосереджені на тому, чи існує CPP у серцево-легеневій системі дорослих та чи відіграють вони роль у відповіді легенів та серця на травму чи захворювання.
Джерело: www.DiarioSalud.net