В ушах и носу млекопитающих нашли новую скелетную ткань — липохрящ

Группа ученых из десяти стран открыла липохрящ — новую скелетную ткань, сочетающую в себе признаки хрящевой и жировой тканей. В ходе экспериментов на трансгенных мышах исследователи нашли липохондроциты в ушной раковине, гортани, грудине и носовом хряще. Изучив ушные и носовые ткани нескольких десятков видов животных из надкласса Tetrapoda, ученые обнаружили липохрящ у многих млекопитающих, в том числе и у человека, но не нашли ничего подобного у амфибий, рептилий и птиц. Результаты опубликованы в журнале Science.

В 1854 году немецкий гистолог Франц фон Лейдиг (Franz von Leydig) впервые описал жировые капли в ушном хряще крысы. На протяжении следующих более чем полутора сотен лет другие исследователи время от времени сообщали об аналогичных находках, но считали их гистологическими артефактами. В 2017 году группа ученых под руководством Максима Пликуса (Maksim V. Plikus) из Калифорнийского университета в Ирвайне наткнулась на подобные образования в ходе изучения кожи уха мышей. Оказалось, что в ушном хряще имеются участки с вакуолизированными клетками, похожими на адипоциты. В январе 2025 года команда ученых из десяти стран, которую снова возглавил Пликус, объявила об открытии неизвестной ранее ткани — липохряща, состоящего из липохондроцитов.

Многие хрящевые структуры головы и шеи развиваются из клеток нервного гребня, в которых экспрессируется ген Wnt1. Ученые использовали трансгенных мышей линии Wnt1-Cre2;mT/mG, у которых клетки, экспрессирующие Wnt1, можно обнаружить по накоплению зеленого флуоресцентного белка. Оказалось, что липохондроциты — это долгоживущие клетки с низкой скоростью обновления, и у мышей они имеются не только в ушном хряще, но также во всех элементах гортани, в грудине и в хряще носа. По биомеханическим характеристикам липохрящ оказался значительно прочнее, чем белая жировая ткань, но менее прочным, чем хрящи из мениска коленного сустава и из ребра: показатели жесткости (модуль Юнга) и предела прочности на разрыв для липохряща составили 3,25 ± 0,38 мегапаскалей и 1,30 ± 0,24 мегапаскалей соответственно.

Ученые изучили липидный профиль новой ткани. Состав липидных вакуолей липохондроцитов значительно отличался от содержимого вакуолей адипоцитов. В жировой ткани 86,5 процента нейтральных липидов были триглицеридами, в то время как в липохряще этот показатель составлял только 43,3 процента, а его нейтральные липиды на треть состояли из эфиров жирных кислот и оксижирных кислот — недавно открытого класса нейтральных липидов с противовоспалительными свойствами. При помощи методов флуоресцентной микроскопии исследователи выяснили, что липохондроциты, в отличие от адипоцитов, не чувствительны к поступлению жиров с пищей. Накопление липидов в липохряще идет путем липогенеза de novo: у мышей, у которых этот путь был ингибирован, уши уменьшались на 55-88 процентов и деформировались. Кроме того, в липохряще не происходит активации программы окостенения ткани, то есть он не способен превратиться в кость, в отличие от других хрящей.

На следующем этапе ученые исследовали хрящевые ткани человеческого плода на 20-21 неделе беременности, и там тоже нашли липохондроциты — в ушном, носовом, щитовидном и надгортанном хрящах. Ученые взяли эмбриональные стволовые клетки человека из нервного гребня и вырастили из них хрящевые органоиды, ткань которых содержала многочисленные липидные вакуоли и богатый коллагеном внеклеточный матрикс, а также экспрессировала основные факторы липогенеза de novo. То есть, образование липохряща является частью процессов формирования и дифференцировки черепно-лицевых хрящей человека.

В поисках липохряща у других животных ученые проанализировали ткани наружного уха 65 видов из 4 отрядов сумчатых и 18 отрядов плацентарных млекопитающих, взяв образцы из музейных экспонатов. Липохондроциты обнаружились в ушном хряще многих видов с тонкими мембраноподобными ушами, но морфология липохряща отличалась для разных животных. Например, у землеройковидного листоноса (Glossophaga soricina) стопки липохондроцитов придавали уху «гофрированность», необходимую для восприятия звука. Из всех изученных видов, помимо человека, ученые обнаружили липохрящ у некоторых грызунов, летучих мышей и афотериев. А вот у обследованных немлекопитающих представителей Tetrapoda — пары амфибий, трех рептилий и одной птицы — липохондроциты найти не удалось. Поэтому ученые предполагают, что липохрящ встречается только у млекопитающих.

Исследователи считают, что липохрящ — результат конвергентной эволюции и является аналогом хорды с ее гигантскими водными вакуолями, определяющими биомеханические свойства. Суперстабильные липидные вакуоли липохондроцитов придают липохрящу пластичность и упругость. Эти качества можно использовать в регенеративной медицине и тканевой инженерии.

Открытие липохряща — далеко не первый случай обнаружения новых клеток, тканей и даже органов. В конце 2024 года ученые из США нашли в головном мозге узкоспециализированные нейроны, отвечающие исключительно за тягу животных к соли. А в 2019 году шведские ученые описали у мышей неизвестную ранее кожную структуру, участвующую в восприятии боли.