Обезглавливание планарий помогло их стволовым клеткам выжить после облучения
Ученые выяснили, что если планариям сразу после облучения отрезать голову или нанести другие повреждения, то в области травмы у них сохранятся стволовые клетки, а вот у целых червей все стволовые клетки погибают. Причина не в делении клеток (после облучения оно блокировалось на две недели), а в торможении апоптоза. Сигнал о повреждении стволовым клеткам передают клетки, которые погибают вследствие травмы. Статья опубликована в журнале Current Biology.
Стволовые клетки — основной ресурс регенерации при повреждении тканей организма. Они уязвимы к повреждающим воздействиям окружающей среды, в том числе к радиации. Поэтому, например, у планарий (плоских червей, известного модельного объекта для изучения регенерации) после облучения большинство стволовых клеток гибнет, и регенерация у них затруднена.
Как поврежденные ткани сигнализируют стволовым клеткам о необходимости регенерации и как индивидуальные стволовые клетки планарий, в свою очередь, реагируют на травмы, неизвестно: судьбу отдельных клеток сложно проследить из-за их массовости. После облучения, однако, в живых остается сравнительно мало стволовых клеток, и их реакцию на различные повреждения удобно изучать.
Кэролин Адлер (Carolyn Adler) из Колледжа ветеринарной медицины Корнельского университета и ее коллеги облучали планарий Schmidtea mediterranea 2000 рад (третью летальной дозы). Сразу после этого животным отрезали голову или наносили другие повреждения, а затем — отслеживали распределение стволовых клеток с помощью цитогенетических методов (полимеразной цепной реакции в реальном времени и флуоресцентной гибридизации in situ).
Через сутки после облучения у планарий без дополнительных повреждений маркеры стволовых клеток практически не экспрессировались, а удаление головы непосредственно до или сразу после облучения замедляло гибель стволовых клеток. Даже после облучения летальной дозой в 6000 рад у безголовых планарий сохранилась часть стволовых клеток. Отрезание головы через сутки после облучения не помогала стволовым клеткам выжить.
Через два дня после процедуры у безголовых планарий на переднем конце тела стволовые клетки сохранились, а дальше от места повреждения они погибли — точно так же, как и тех червей, с которыми ничего не делала. У червей, которым наносили повреждения в других местах (удаляли хвост или делали надрезы по бокам) стволовые клетки тоже сохранялись только рядом с травмированным участком.
Авторы работы предположили, что сохранность стволовых клеток объясняется либо усиленной пролиферацией (делением) стволовых клеток, либо торможением их апоптоза (программируемой клеточной гибели). Эти процессы может запускать апоптоз клеток, которые расположены в районе повреждения. Чтобы проверить эти гипотезы, ученые заменили физические травмы введением циклогегсимида, который вызывает апоптоз. Кроме того, ученые наблюдали за экспрессией маркеров апоптоза и пролиферации в стволовых клетках.
Введение циклогегсимида приводило к тому же эффекту, что и отрезание головы: стволовые клетки сохранялись в районе повреждения после облучения. Маркеры пролиферации в стволовых клетках облученных планарий не экспрессировались в течение семи дней — вероятно, это связано с тем, что поврежденную радиацией ДНК необходимо починить перед делением. Через две недели после облучения сохранившиеся стволовые клетки входили в митоз. Маркеров апоптоза в стволовых клетках безголовых планарий было значительно меньше, чем у червей без повреждений. Это означает, что стволовые клетки сохраняются после облучения не за счет интенсивного деления, а из-за блокировки программируемой гибели.
Выживать после отрезания головы или облучения серьезными дозами радиации планариям помогает белок TSPAN-1 в стволовых клетках. Пересадка всего одной клетки с этим белком помогала планариям выжить после облучения в 6000 рад, а если им пересаживали мутантные по TSPAN-1 стволовые клетки, черви погибали.
Алиса Бахарева
Они проглатывают яйца весом с себя — и могли бы глотать крыс в 4-5 раз тяжелее себя
Африканская яичная змея Dasypeltis gansi, которая питается птичьими яйцами, способна раскрывать пасть в 2,5-7 раз шире других змей при учете длины тела. Это позволяет ей заглатывать рекордно крупную относительно массы собственного тела добычу. К такому выводу пришел американский герпетолог Брюс Джейн, результаты исследования которого опубликованы в статье для журнала Journal of Zoology. Змеи, за редким исключением, не умеют расчленять добычу и вынуждены заглатывать ее целиком. При этом некоторые из них способны поедать жертв, которые очень велики по сравнению с их собственными размерами. Например, крупные удавы и питоны порой заглатывают оленей и других крупных травоядных — а иногда даже аллигаторов. А африканские (Dasypeltis) и индийские (Elachistodon) яичные змеи целиком поедают птичьи яйца, которые составляют их единственную пищу. Зубы у этих рептилий сильно редуцированы, а нижние отростки шейных позвонков выступают в качестве пилы, которая вскрывает скорлупу яйца, пока оно проходит по пищеводу, после чего змея может проглотить содержимое яйца и отрыгнуть скорлупу. Герпетолог Брюс Джейн (Bruce C. Jayne) из Университета Цинциннати решил подробнее изучить адаптации яичных змей к специализированной диете. Исследователь предположил, что по сравнению с другими змеями эти рептилии должны уметь раскрывать пасть особенно широко относительно своего размера. Он сравнил анатомию африканской яичной змеи Dasypeltis gansi, питающейся исключительно птичьими яйцами, и североамериканской крысиной змеи (Pantherophis obsoletus), которая охотится на мелких позвоночных и яйца поедает лишь изредка (при этом она неспособна вскрыть скорлупу и переваривает яйца целиком). Джейн усыпил 15 яичных змей и 17 крысиных змей, после чего с помощью зондов разного диаметра проверил, насколько крупные объекты помещаются в пасть представителей обоих видов. Выяснилось, что у метровой D. gansi и полутораметровой P. obsoletus максимальный диаметр пасти составляет около пяти сантиметров. Однако яичные змеи короче и даже при одинаковой длине в два с лишним раза легче крысиных, так что если сделать поправку на общие размеры тела, то окажется, что D. gansi раскрывает пасть в три-четыре раза шире, чем P. obsoletus. В основном это связано с тем, что у яичной змеи мягкие ткани между правой и левой половинами нижней челюсти намного растяжимее. Таким образом, яичная змея способна проглатывать намного более крупную добычу относительно собственного размера тела, чем неспециализированная крысиная змея. Интересно, что голова у D. gansi по сравнению с общей длиной тела невелика — однако это не мешает этой змее очень широко раскрывать пасть во время проглатывания яиц. Джейн допускает, что D. gansi может быть рекордсменом среди змей по способности раскрывать пасть. Пока зоологи измерили максимальный диаметр пасти лишь у тринадцати видов змей. По абсолютным значениям этого показателя лидируют темный тигровый питон (Python molurus bivittatus) (22 сантиметра) и техасские гремучники (Crotalus atrox) (6,5 сантиметра). Однако если учесть длину тела и массу, то окажется, что яичные змеи раскрывают пасть шире других змей в 2,5-7 раз. Судя по всему, это позволяет D. gansi поедать самую крупную добычу среди всех змей относительно собственной массы. Африканские яичные змеи способны целиком проглатывать яйца, которые весят столько же, сколько они сами. Такое соотношение массы тела хищника и жертвы встречается среди нескольких других видов змей — однако если учесть форму яиц, то яичные змеи окажутся рекордсменами. По оценке автора, если бы эти рептилии питались крысами, они смогли бы поедать добычу, которая весит в четыре-пять раз больше их. Обычно змеи хорошо справляются с проглатыванием крупной добычи. Однако порой они не рассчитывают силы и давятся насмерть. Например, позапрошлой зимой посетитель национального парка на острове Ки-Ларго у побережья Флориды обнаружил мертвую особь очень редкой змеи скальной тантиллы (Tantilla oolitica), которая погибла, пытаясь проглотить сколопендру.