Шведские ученые выяснили, как мельчайшие лимфатические сосуды сохраняют целостность даже при резких изменениях объема жидкости. Клетки этих сосудов противостоят повреждениям благодаря особой форме, напоминающей листья дуба. Открытие не только объясняет принцип работы лимфатической системы, но и проливает свет на общие механизмы адаптации тканей живых организмов к механическим нагрузкам. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Лимфатическая система играет важную роль в организме: она обеспечивает дренаж тканей, поддерживает баланс жидкости и участвует в иммунном ответе. Ее мельчайшие сосуды, лимфатические капилляры, имеют тонкие стенки, состоящие всего из одного слоя эндотелиальных клеток. Этим сосудам требуется уникальная проницаемость, чтобы жидкость, белки и клетки иммунной системы могли проходить сквозь них. Одновременно с этим капилляры должны сохранять целостность при изменениях давления. Долгое время оставалось загадкой, как такие тонкие структуры способны выдерживать механическую нагрузку без разрушения. Было известно, что клетки лимфатических капилляров имеют необычную лопастевидную форму, но ее функциональное значение не было исследовано. В новом исследовании ученые установили, что именно эта форма позволяет сосудам адаптироваться к колебаниям объема жидкости, предотвращая их разрывы и деформацию.
Ученые провели серию экспериментов на культурах клеток и живых организмах. Они подвергали лимфатические эндотелиальные клетки циклическому многонаправленному растяжению, моделируя условия, в которых сосуды подвергаются колебаниям давления. В ответ клетки начинали менять форму, приобретая характерные лопастевидные очертания и увеличивая зону контакта с соседними клетками. Анализ показал, что в вогнутых участках клеток были сконцентрированы микротрубочки, тогда как на выпуклых зонах наблюдалось скопление белковых нитей – актиновых микрофиламентов. Эта динамическая перестройка цитоскелета, или внутреннего каркаса клеток, позволяла им сохранять прочность и эластичность.
Дополнительные эксперименты с генетически модифицированными мышами, у которых был заблокирован определенный сигнальный путь, подтвердили, что нарушение этого процесса приводит к ослаблению капилляров и их неспособности выдерживать изменения объема жидкости. «У мышей, у которых отсутствует одна из сигнальных молекул в этом пути, изменилась не только форма лимфатических эндотелиальных клеток, но и нарушилась целостность и функция лимфатических капилляров. Это указывает на то, что лимфатические капилляры нуждаются в этом перекрытии, чтобы сосуд мог расширяться, не разрываясь, при повышении давления жидкости», — отмечает руководитель исследования из Уппсальского университета Тайя Мякинен.
Авторы работы также наблюдали удивительное сходство формы клеток лимфатических сосудов с клетками эпидермиса растений. В растениях такие лопастевидные клетки, напоминающие кусочки пазла, помогают листьям противостоять внутреннему давлению, необходимому для роста и поддержания формы. Ученые обнаружили, что у лимфатических эндотелиальных клеток работает схожий механизм: в обоих случаях лопастевидная форма регулируется сигнальными путями, контролирующими динамическое ремоделирование цитоскелета через Rho ГТФазы. Это свидетельствует о существовании общих эволюционных принципов в биологии, когда организмы из совершенно разных царств живой природы независимо приходят к похожим решениям для адаптации к механическим нагрузкам.
Таким образом, форма эндотелиальных клеток защищает лимфатические капилляры от разрыва из-за изменений объема жидкости. Открытие расширяет наше понимание механизмов адаптации лимфатической системы к механическим нагрузкам и может помочь в изучении заболеваний, связанных с нарушением лимфатического дренажа. Кроме того, выявленное сходство с растительными клетками указывает на универсальность биологических принципов, лежащих в основе структурной устойчивости тканей у разных групп живых организмов.
Автор: Богдан Скиба.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
