Ученые из США выяснили, что клетки, выстилающие подкожные капилляры, сохраняют свои функции в системе межклеточной связи не часы и даже не дни, а как минимум две недели. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Исследователи наблюдали за эндотелиальными клетками генетически модифицированных мышей, у которых уровень кальция внутри клеток можно было видеть в режиме реального времени благодаря зеленому свечению. Именно кальциевые всплески помогают сосудам регулировать кровоток, воспринимать механические и термические нагрузки и поддерживать целостность сосудистой стенки.
Оказалось, что примерно половина клеток в каждом участке капилляров постоянно проявляет сигнальную активность, тогда как остальные остаются практически «безмолвными». При повторных наблюдениях спустя сутки и затем через две недели активными оставались те же самые клетки, а неактивные продолжали сохранять свое молчаливое состояние. При этом частота и длительность отдельных кальциевых импульсов менялись, однако общая организация сети оставалась удивительно стабильной.
Когда клетки начинают «кричать»
Чтобы понять, что поддерживает такой порядок, ученые отключили белок Connexin 43 (Cx43), формирующий каналы связи между соседними клетками. Результат оказался неожиданным.
Вместо ослабления сигналов исследователи увидели противоположный эффект: кальциевая активность резко усилилась и распространилась практически по всей ткани. Некоторые клетки непрерывно генерировали сигналы до 17 минут — такого поведения у здоровых животных ранее не наблюдали. Со временем число гиперактивных клеток продолжало увеличиваться.
Нарушение работы сети сопровождалось ускорением кровотока, а стенки капилляров становились более проницаемыми, позволяя молекулам выходить из сосудов в окружающие ткани.
Испытав несколько препаратов, исследователи обнаружили, что местное применение нифедипина — известного средства для лечения артериальной гипертензии — восстанавливало нормальный характер кальциевой сигнализации, возвращало кровоток к обычным значениям и уменьшало проницаемость сосудов.
Интересно, что сам препарат практически не воздействовал на эндотелиальные клетки. Он блокировал кальциевые каналы L-типа в перицитах — вспомогательных клетках, окружающих капилляры, после чего те, вероятно, передавали эндотелию сигналы, возвращающие работу сосудистой сети в нормальное состояние.
Предварительные эксперименты также показали, что подобная организация сигнальной сети существует уже у молодых животных, что может говорить о формировании ролей клеток еще на ранних этапах развития.
Теперь мы можем видеть, что эндотелиальные клетки сохраняют не только свое положение в сосудистой сети, но и свою сигнальную идентичность.
Чен Юань Кам
Сосудистый эндотелий мыши состоит примерно из одного триллиона клеток и покрывает внутреннюю поверхность всех кровеносных сосудов организма.
Перициты, отмеченные в новой работе, играют важную роль и в функционировании гематоэнцефалического барьера. Их повреждение связывают с развитием болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний.
Нарушение кальциевой сигнализации эндотелиальных клеток рассматривается как один из механизмов развития воспаления, диабетических сосудистых осложнений и сердечно-сосудистых заболеваний.
Недавно мы рассказали, что в России создали новый сосудистый препарат на основе железа — «долгоиграющий» аналог нитроглицерина.
Источник: hi-tech.mail.ru