В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые из Северо-Западного университета (Northwestern University) обнаружили, что митохондрии играют ключевую роль в формировании лимфатической сосудистой сети.
Митохондрия контролирует ключевую петлю ауторегуляторной обратной связи, работающую во время спецификации судьбы лимфатических эндотелиальных клеток (ЛЭК), воспринимая метаболические потребности ЛЭК и локальную тканевую среду. Согласно исследованию, этот механизм может присутствовать и в других системах органов. Впервые ученые определили, что активность митохондрий также необходима для судьбы клеток — концепция, которая несколько лет назад была немыслимой. Авторы исследования считают, что это, вероятно, более распространенная функциональная роль — спецификация и миграция клеток происходит в различных типах клеток и тканях.
Лимфатическая сосудистая сеть транспортирует и распределяет жидкости и иммунные клетки в большинстве тканей организма. Во время раннего эмбрионального развития ген Prox1 экспрессируется в венах, заставляя эндотелиальные клетки крови, составляющие стенки кровеносных сосудов, становиться лимфатическими эндотелиальными клетками-предшественниками. Затем эти клетки-предшественники постепенно покидают вену и распространяются по всей длине эмбриона, образуя лимфатическую сеть, которая покрывает большинство органов и тканей взрослого человека. Однако, образование клеток-предшественников, а также их миграция из вены должны строго контролироваться.
Если клетки-предшественники покидают вены в большом количестве, целостность вены в конечном итоге будет нарушена, поскольку стенки вены состоят из этих клеток. Предыдущие исследования показали, что эта регуляция осуществляется посредством регуляторной петли между Prox1 и рецептором фактора роста сосудов 3 (VEGFR3). Prox1 и VEGFR3 связываются друг с другом, и пока эта петля активна, лимфатические клетки-предшественники покидают вену и в конечном итоге становятся полноценными лимфатическими клетками. Однако, продолжительность этой петли обратной связи и механизм ее подавления были неизвестны. Ранее ученые обнаружили, что делеция митохондриального комплекса III в эндотелиальных клетках крови молодых мышей влияет на пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток.
Исследователи удалили митохондриальный комплекс III — структуру, необходимую для клеточного дыхания, — из лимфатических эндотелиальных клеток эмбрионов мыши.
Ученые обнаружили, что без митохондриального комплекса III количество лимфатических клеток-предшественников было значительно сокращено, а те, которые действительно покинули вену, быстро утратили способность превращаться в лимфатические клетки, вернувшись к своему первоначальному фенотипу сосудистой сети. По словам ученых, это было вызвано подавлением VEGFR3, который, в свою очередь, подавляет Prox1, главный регулятор, необходимый для поддержания судьбы лимфатических клеток. Используя несколько экспериментальных методов, ученые также обнаружили, что без митохондриального комплекса III и клеточного дыхания в клетках отсутствовали определенные побочные продукты метаболизма, которые действовали как сигнал о том, что достаточное количество лимфатических эндотелиальных клеток-предшественников покинуло вену, и петля обратной связи Prox1-VEGFR3 неисправна. Исследователи пришли к выводу, что аналогичная передача сигналов имеет решающее значение для развития стволовых клеток и образования опухолей.
Авторы другого исследования утверждают, что митохондрии нейронов защищают от болезни Альцгеймера и БАС.
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
