Международная группа ученых, возглавляемая экспертами из Института науки и технологий Австрии и Грацского университета имени Карла и Франца (Австрия), показала, что в эпителии кишечника находятся стволовые клетки с особым поведением. Их можно выявить не по биохимическим свойствам, а по расположению в ткани. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Кишечник выстлан изнутри эпителием, толщина которого составляет всего одну клетку. Кишечный эпителий самообновляется каждые 4–7 дней с помощью стволовых клеток — особых клеток, которые могут неограниченно делиться и дифференцироваться в другие типы клеток. Изнутри кишечник также покрыт ворсинками — выпячиваниями. В промежутках между ними находятся углубления — кишечные крипты. На их дне и расположены стволовые клетки — бескаемчатые энтероциты. Они постоянно делятся и могут превращаться в клетки крипт, которые остаются в углублениях, и в клетки ворсинок, которые выталкиваются из них. Этот процесс настолько важен для организма, что его нарушение может привести к серьезным проблемам со здоровьем.
Изучая бескаемчатые энтероциты тонкого и толстого кишечника, ученые столкнулись с неожиданным открытием. Как правило, стволовые клетки имеют особые биохимические свойства — их можно идентифицировать по различным маркерам. В кишечном эпителии были клетки с такими маркерами, но многие из них не выполняли функции стволовых клеток, не участвовали в возобновлении эпителия и выталкивались из крипт. При этом клеток, которые действительно функционировали как стволовые, было примерно в два раза больше в тонком кишечнике по сравнению с толстым. Пытаясь понять, что определяет функции энтероцитов, ученые обнаружили новый механизм регулирования стволовых клеток в криптах. Оказалось, их работа зависит от расположения в ткани. Некоторые клетки эпителия выталкиваются из крипт из-за деления энтероцитов, что напоминает конвейер. Однако некоторые энтероциты могут двигаться в случайном направлении: когда они выходят из крипты, они могут вновь вернуться на ее дно и сыграть роль стволовых клеток.
Ранее научное сообщество уже занималось этой проблемой. Так, была разработана математическая модель кишечного эпителия, в которой учитывалось движение клеток. С помощью этой модели исследователям также удалось предсказать количество стволовых клеток в тонком и толстом кишечнике. Другие ученые разрабатывали эксперименты, в которых использовали микроскопию и методы генетики, и проверяли эти расчеты. Биологам даже удавалось ингибировать химические сигналы, которыми обмениваются клетки в криптах, и из-за этого уменьшалось число функционирующих стволовых клеток.
На основе всех этих сведений исследователи подвели итог, описав механизм, определяющий, как будут вести себя энтероциты. По мнению ученых, в тонком кишечнике молекулярные сигналы, которые регулируют движения клеток, сильнее, чем в толстой кишке. Благодаря этому в тонком кишечнике большее число клеток возвращается в крипты. Это объясняет, почему в этом отделе кишечника больше функционирующих стволовых клеток. Полученные данные могут быть важны для более точного определения стволовых клеток и их использования в медицине.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
