|
Чженюй Тан (Zhenyu Tang) (за микроскопом), Айцзюнь Ван (Aijun Wang) (слева) и Сун Ли (Song Li) изучают культуру мультипотентных сосудистых стволовых клеток. Ученые считают, что вновь открытые стволовые клетки вносят вклад в развитие заболеваний, для которых характерна потеря эластичности артерий. (Фото: Song Li)
В течение десятилетий одним из главных виновников снижения эластичности артерий считались клетки гладкой мускулатуры стенок кровеносных сосудов, образующие в сочетании с «плохим» холестерином и другими жирами атеросклеротические бляшки. Однако ученые из Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley) считают гладкомышечные клетки жертвой ошибочной идентификации и представляют другого главного обвиняемого – мультипотентные сосудистые стволовые клетки.
«Мы впервые представили доказательства того, что сосудистые заболевания фактически являются своего рода болезнью стволовых клеток», - говорит руководитель исследования Сун Ли (Song Li), профессор биоинженерии и научный сотрудник Центра стволовых клеток в Беркли (Berkeley Stem Cell Center). «Эта работа должна революционизировать лечение сосудистых заболеваний, так как теперь мы знаем, что настоящей терапевтической мишенью являются не гладкомышечные, а стволовые клетки».
Принято считать, что образование блокирующих артерии бляшек связано с реакцией иммунной системы организма на повреждение сосудов липопротеинами низкой плотности – «плохим» холестерином. Такие повреждения привлекают к себе легионы лейкоцитов и могут стимулировать образование фиброзной рубцовой ткани внутри сосуда, вызывая стеноз артерий, препятствующий кровотоку.
Для рубцовой ткани, известной как неоинтима, характерны некоторые свойства гладких мышц – доминирующего типа ткани в стенке кровеносного сосуда. Так как зрелые клетки гладкой мускулатуры не размножаются, ученые предполагали, что в условиях воспалительной реакции они возвращаются, или дедифференцируются, в более раннее состояние, в котором могут пролиферировать и образовывать матрикс, способствующий формированию бляшек.
Схема спонтанной дифференциации мультипотентных сосудистых стволовых клеток (MVSCs) и потенциал их дифференциации на разных стадиях. (Рис. nature.com/ncomms)
Однако процесс дедифференциации не был непосредственно продемонстрирован ни в одном из опубликованных исследований. Это заставило профессора Ли и его исследовательскую группу усомниться в правильности данной теории. Чтобы подтвердить или опровергнуть ее, ученые обратились к экспериментам на трансгенных мышах со светящимися под микроскопом зрелыми клетками гладкой мускулатуры.
Анализ клеток стенок кровеносных сосудов показал, что более 90 процентов их количества составляют зрелые гладкомышечные клетки. Ученые выделили и вырастили в культуре клетки среднего слоя сосудов.
Через месяц они наблюдали трехкратное увеличение размеров клеточных ядер и площади распространения клеток. Однако ни одна из пролиферирующих клеток не светилась, что означало, что их происхождение не могло восходить к первоначально выделенным зрелым клеткам гладкой мускулатуры.
«В культурах клеток не было зеленых маркеров. Более того, мы заметили, что клетки еще одного типа, выделенного из кровеносных сосудов, демонстрировали признаки прогениторов других типов ткани, а не гладкомышечных клеток», - комментирует результаты экспериментов соведущий автор статьи, опубликованной в журнале Naturе Communications, Чженюй Тан (Zhenyu Tang).
Мультипотентные сосудистые стволовые клетки вносят вклад в стенозирование сосудов при таких заболеваниях, как атеросклероз. На рисунке верхняя артерия здорова, в то время как в средней и нижней образуется бляшка, препятствующая кровотоку. (Рис. newscenter.berkeley.edu)
«Разные фенотипы подсказали нам, что здесь замешаны стволовые клетки», - говорит другой соавтор исследования Айцзюнь Ван (Aijun Wang), содиректор лаборатории хирургической биоинженерии Медицинского центра Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis Medical Center). «В ходе дальнейших экспериментов мы обнаружили белки и транскрипционные факторы, которые можно найти только в стволовых клетках. Никто не знал, что эти клетки существуют в стенках кровеносных сосудов, потому что никто их раньше не искал».
Вновь открытые стволовые клетки сосудистой стенки мультипотентны, то есть, способны дифференцироваться в различные специализированные типы клеток, в том числе клетки гладкой мускулатуры, нейроны, а также в клетки хрящевой, костной и жировой тканей. Это объясняет, почему более ранние исследования ошибочно идентифицировали клетки, участвующие в образовании бляшек, как результат дедифференциации зрелых гладкомышечных клеток после повреждения сосудов.
«На более поздних стадиях сосудистых заболеваний сосуды теряют пластичность и становятся более хрупкими», - говорит профессор Ли. «То, как происходит отвердевание мягких тканей, было предметом полемики. Эту кальцификацию сосудов можно объяснить способностью стволовых клеток к образованию кости и хряща».
В нормальных физиологических условиях мультипотентные сосудистые стволовые клетки находятся в «спящем» состоянии. Но при повреждении стенок кровеносных сосудов активируются и начинают размножаться стволовые, а не зрелые гладкомышечные клетки.
В стенках кровеносных сосудов присутствуют как гладкомышечные клетки, так и вновь открытые сосудистые стволовые клетки. Эти стволовые клетки мультипотентны и могут дифференцироваться не только в клетки гладкой мускулатуры, но в клетки жировой, хрящевой и костной ткани. Ученые из Калифорнийского университета в Беркли нашли доказательства того, что мультипотентные сосудистые стволовые клетки способствуют потере эластичности артерий и их стенозу. (Рис. Song Li)
Чтобы подтвердить, что в кровеносных сосудах человека находится тот же самый тип мультипотентных сосудистых стволовых клеток, исследователи проанализировали человеческие сонные артерии.
Работа профессора Ли и его коллег получила очень высокую оценку со стороны ведущих специалистов в области исследования сердечно-сосудистых заболеваний и стволовых клеток.
«Лечение не может быть достаточно эффективным, если неверно выбрана мишень, - считает доктор Шу Чиэнь (Shu Chien), директор Института инженерии в медицине (Institute of Engineering in Medicine) Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego). «Эти новые данные дают нам правильную мишень и должны ускорить разработку новых методов лечения сосудистых заболеваний».
А доктор Дипак Шривастава (Deepak Srivastava), руководящий исследованиями в области сердечно-сосудистой заболеваний и стволовых клеток в Институте Гладстона (The Gladstone Institutes) в Сан-Франциско, прокомментировал исследование так: «Это новаторская и провокационная работа, так как она бросает вызов существующей догме. Таргетинг сосудистых стволовых клеток, а не гладких мышц сосудистой стенки может сделать лечение сосудистых заболеваний гораздо более эффективным».
Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения США (National Institutes of Health) и Калифорнийским институтом регенеративной медицины (California Institute for Regenerative Medicine).
По материалам
The real culprit behind hardened arteries? Stem cells, says landmark study
Оригинальная статья:
Zhenyu Tang, Aijun Wang, Falei Yuan, Zhiqiang Yan, Bo Liu, Julia S. Chu, Jill A. Helms & Song Li. Differentiation of multipotent vascular stem cells contributes to vascular diseases
© «Почему артерии теряют эластичность? Открытие может радикально изменить теорию атеросклероза». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Стволовые клетки. Письменное разрешение обязательно.
Еще о стволовых клетках
Фибробласты рубцовой ткани сердца перепрограммированы в кардиомиоциты с помощью микроРНК
Американские врачи разрабатывают новый подход к лечению мышечной дистрофии
Важная веха в новом этапе развития регенеративной медицины
Ученые наблюдают за стволовыми клетками и процессом регенерации в режиме реального времени
Найден «главный регулятор» дифференциации стволовых клеток сердца
Стволовые клетки спинного мозга трансформированы в незрелые нейроны
Для трансформации стволовых клеток пуповинной крови в нейроны достаточно одного фактора транскрипции
Израильские ученые идентифицировали механизм, поддерживающий плюрипотентность эмбриональных стволовых клеток
Найдена молекула, играющая центральную роль в регуляции функций стволовых клеток сердца
Стареющие клетки сердца можно омолодить с помощью модифицированных стволовых клеток
Related Articles: |
