Регенерация слюнных желез
Контролирующий деление клеток белок помог восстановить слюнные железы
Наталья Кондратенко, N+1
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 (Rocchi et al., The Hippo signaling pathway effector YAP promotes salivary gland regeneration after injury).
Повреждение 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. По умолчанию YAP находится в ядре и 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.
Иммуногистохимическое окрашивание ткани слюнных желез мыши на бромдезоксиуридин (BrdU), маркер активно делящихся клеток, и белок YAP. В области активной регенерации возрастало количество активно делящихся клеток, а также количество белка YAP, который локализовался в выводных протоках слюнных желез. Рисунки из статьи Rocchi et al.
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.
Органоподобные культуры, выросшие на 3D-матрице. Добавление вертепорфина (VP) на 0 день приводило к отсутствию органоподобных колоний. Добавление вертепорфина на 4 день приводило к тому, что колонии формировались, но имели неправильную форму.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru