Контролирующий деление клеток белок помог восстановить слюнные железы
Биологи из Нидерландов обнаружили, что отвечающий за рост и деление клеток белок YAP участвует в регенерации слюнных желез. Эксперименты по выращиванию органов ex vivo показали, что ингибирование белка YAP приводит к ухудшению формирования слюнных желез. Усиление экспрессии YAP, наоборот, улучшает рост культуры клеток. Статья опубликована в журнале Science Signaling.
Повреждения слюнных желез — одно из наиболее распространенных последствий лучевой терапии при лечении опухолей головного и шейного отделов. Это приводит к снижению активности слюнных желез (гипосаливации) и сухости во рту (ксеростомии). В первую очередь облучение воздействует на ацинарный отдел слюнных желез. Этот отдел состоит из активно делящихся клеток, вырабатывающих слюну. Клетки протока слюнной железы по большей части находятся в неделящемся спящем состоянии, но меньше подвержены разрушению после облучения.
Большинство органов и тканей млекопитающих состоят из клеток с ограниченной способность к делению. За восполнение потерь клеток в результате естественного отмирания или повреждения отвечает популяция прогениторных клеток (клеток-предшественников тканей), которые способны делиться и дифференцироваться. В слюнных железах такие прогениторные клетки содержатся в составе выводного протока. Помимо устойчивости к радиации, клетки протока слюнных желез при культивировании способны давать начало клеткам, похожим на ацинарные, что имеет ключевой значение для регенерации этого органа.
В регенерации различных тканей и органов, таких как печень и молочные железы, участвует белок YAP. Находясь в ядре, YAP регулирует транскрипцию генов, отвечающих за деление и рост клетки, а также генов, подавляющих апоптоз. Биологи из Гронингенского Университета под руководством Сесилии Рокки (Cecilia Rocchi) изучили роль белка YAP в развитии и регенерации слюнных желез мыши. Повреждения слюнных желез имитировали с помощью наложения шва, который разделял железу на две части: нижнюю и верхнюю. Интенсивность идущей регенерации поврежденных желез оценивали по числу делящихся клеток. Для этого животным делали инъекцию бромдезоксиуридина — модифицированного нуклеотида, который можно обнаружить с помощью иммуногистохимического анализа. У мышей из контрольной группы большинство клеток, содержащих бромдезоксиуридин, находилось в ацинарном отделе, а у мышей с повреждением слюнных желез — рядом с наложенным швом и в области выводящего протока.
Чтобы изучить участие белка YAP в регенерации слюнных желез, биологи оценили его количество с помощью иммуногистохимического окрашивания перед наложением шва и через две недели после операции. В контрольной группе YAP преимущественно скапливался в ацинарном отделе. При этом белок находился в цитоплазме клеток, что говорит о его неактивном состоянии. Через две недели после наложения шва YAP скапливался в области выводного протока и имел ядерную локализацию.
Чтобы оценить регенеративный потенциал слюнных желез и участие YAP в этом процессе ученые вырастили из прогениторных клеток слюнных желез органоподобные культуры. Для этого клетки посадили на 3D-матрицу, в которой они формировали структуры, строением и организацией напоминающие целый орган. Через 7 дней оценивали эффективность формирования органа (ЭФО) — отношение числа выросших колоний к общему числу посаженных на матрицу клеток. Под действием ингибитора YAP вертепорфина ЭФО была ниже, чем в контроле. Снижение ЭФО под действием вертепорфина наблюдали и для клеток поврежденных слюнных желез, и для клеток нормальных слюнных желез. Кроме того, выращивание 3D-культур из прогениторных клеток человека показало, что усиление экспрессии YAP увеличивает число вырастающих колоний.
Проблемами регенерации сейчас активно занимаются: например ученые выяснили, что эстроген влияет на регенерацию мышечной ткани. После повреждения мышцы трансгенных мышей, у которых были удалены рецепторы к эстрогену, восстанавливались значительно медленнее.
Наталья Кондратенко
Благодаря воздействию на факторы транскрипции
Экстракт Mallotus furetianus значительно подавляет увеличение массы тела и жировой ткани и снижает риск развития жировой болезни печени у мышей. Как сообщается в журнале Food Science and Nutrition, экстракт in vitro подавлял экспрессию факторов транскрипции, которые участвуют в ранней дифференцировке преадипоцитов, из-за чего было снижено производство и накопление триацилглицеринов. Ученые по всему миру ищут средства терапии и профилактики ожирения, которое выступает основным фактором риска развития различных хронических заболеваний, особенно связанных с образом жизни. Подробнее об этих поисках можно прочитать в материале N + 1 «Больше не ешь». Внимание исследователей привлекают и растительные препараты, которые показывали свой эффект для снижения массы тела и жировой ткани. В частности, это происходило за счет влияния на факторы транскрипции или сигнальные пути, которые происходят на ранних стадиях развития и дифференцировки жировой ткани — адипогенеза. В частности, сообщалось, что ресвератрол из красного вина снижает активность адипогенеза за счет подавления активности фактора некроза опухоли-α в преадипоцитах. Однако подробные механизмы подавления дифференцировки адипоцитов остаются неясными. Акико Кодзима-Юаса (Akiko Kojima-Yuasa) с коллегами из Столичного университета Осаки исследовали эффекты Mallotus furetianus — вида тропического растения семейства молочайных, произрастающего на острове Хайнань в Китае, который традиционно используют в народной медицине при заболеваниях желчного пузыря. Также сообщалось, что экстракт листьев этого растения оказывает антиатеросклеротический и антистеатозный эффект. Сначала они кормили несколько групп мышей высококалорийной или обычной диетой с добавлением 0,24-процентного экстракта Mallotus furetianus или без него. Масса тела мышей, получавших высококалорийную диету, была значительно выше по сравнению с мышами, которые получали обычную диету. Однако масса тела мышей, получавших высококалорийную диету с экстрактом, была значительно ниже, чем масса мышей, получавших только высококалорийную диету. Такие же закономерности ученые нашли для массы жировой ткани придатка яичка и забрюшинного жира. Размер адипоцитов у мышей, получавших высококалорийную диету, был значительно больше по сравнению с контрольными мышами. Однако у мышей, получавших дополнительно с высококалорийной диетой экстракт Mallotus furetianus, размер адипоцитов был значительно меньше. Кроме того, у мышей с ожирением в гепатоцитах накапливались липидные капли, что указывало на развитие стеатоза печени. Этого не наблюдалось у мышей, получавших растительный экстракт. Затем ученые обнаружили, что экстракт снижает активность биосинтеза и накопление триглицеридов. Поскольку известно, что на ранних стадиях дифференцировки адипоцитов экспрессируется фактор транскрипции C/EBPβ, ученые исследовали, как экстракт влияет на его экспрессию через 48 часов после инициации дифференцировки преадипоцитов. Оказалось, что уровень экспрессии гена C/EBPβ оставался неизменным даже при добавлении экстракта, однако снизилась концентрация самого фактора в клетке. В адипоцитах повышенная экспрессия C/EBPβ приводит к индукции других факторов транскрипции — PPARγ и C/EBPa, — которые являются главными регуляторами дифференцировки адипоцитов. Добавление экстракта Mallotus furetianus снижало как уровень экспрессии гена, так и уровень белков PPARγ и C/EBPa. То есть экстракт подавляет экспрессию C/EBPβ посредством посттрансляционных модификаций, что приводит к подавлению транскрипции PPARγ и C/EBPa. Дополнительные анализы показали, что экстракт подавляет фосфорилирование внеклеточных сигнально-регулируемых киназ и снижает уровень экспрессии гена SENP2, потенциально влияя на стабильность и активность белка C/EBPβ. Потенциально экстракт Mallotus furetianus может стать эффективным лекарством для лечения ожирения у людей, однако для этого необходимо проверить профиль его безопасности. Врачи находят у ожирения неожиданные негативные эффекты на здоровье. Например, недавно британские ученые выяснили, что у людей с ожирением значительно снижается продолжительность защитного эффекта вакцин от ковида.