Исследование раскрывает новый механизм регенерации легочной ткани
Новое исследование, проведенное на мышах в Penn Medicine, механистически показывает, как легкое младенца регенерирует клетки после повреждения иначе, чем легкое взрослого, при этом клетки альвеолярного типа 1 (AT1) репрограммируются в клетки альвеолярного типа 2 (AT2) (два очень разных альвеолярных элемента легких). эпителиальные клетки), способствуя регенерации клеток, а не дифференцированию клеток AT2 в клетки AT1, что является наиболее широко распространенным механизмом во взрослом легком. Эти результаты исследования, опубликованные сегодня в Cell Stem Cell , показывают, что давнее предположение о том, что клетки AT1 и AT2 ведут себя одинаково у детей и взрослых, не соответствует действительности.
В альвеолах легких происходит обмен газа между окружающей средой и кровью. Хотя ученым было известно о двух очень разных альвеолярных эпителиальных клетках легких с 1940-х годов, до сих пор не было большого понимания их на молекулярном уровне. Кроме того, эти данные раскрывают молекулярный путь, который делает возможной эту трансформацию. Исследователи из Пенсильвании также показали, что, отключив этот путь, они могут перепрограммировать взрослые клетки AT1 в клетки AT2. Это раскрывает ранее недооцененный уровень возрастной клеточной пластичности, что может частично объяснить, почему легкие детей не так сильно подвержены воздействию COVID-19, как легкие взрослых, и является важным шагом вперед в понимании регенерации легких как одной из форм заболевания. легочная терапия.
«COVID-19 привел к тому, что миллионы людей заразились ужасной и разрушительной респираторной инфекцией, которая вызывает серьезное повреждение легких . У некоторых из этих пациентов, вероятно, есть долгосрочные хронические проблемы с легкими, а у некоторых достаточно серьезные, чтобы потребовать трансплантации легких. Мы надеются, что наше исследование того, как эти альвеолярные клетки реагируют на острое повреждение предоставит новые цели, которые могут быть использованы для разработки будущих методов лечения острого повреждения легких, и что однажды мы узнаем, как манипулировать этими клеточными путями, чтобы легочная ткань могла регенерировать и лечить себя без необходимости трансплантации органов, «сказал старший автор исследования, Эдвард Морриси, доктор философии, профессор сердечно-сосудистой медицины Фонда Робинетт и директор Института биологии легких Penn-CHOP (LBI) в Медицинской школе Перельмана в Университете Пенсильвании.
Исследователи проанализировали изменения в экспрессии генов и эпигеноме в клетках AT1 и AT2 мыши на протяжении жизни. Они сравнили эти изменения с изменениями, наблюдаемыми после острого повреждения легких, и обнаружили, что существующая парадигма того, как взрослые легкие восстанавливаются сами, не верна для незрелых или зрелых легких мышей.
«Ученые давно предполагали, что односторонний процесс дифференцировки клеток, который был хорошо задокументирован в легком взрослого человека, будет справедливым и в легком ребенка, но эти предположения были опровергнуты. Мы обнаружили, что в легких детей направление дифференцировки — обратное движение после травмы, тогда как для взрослых это больше похоже на улицу с двусторонним движением. Во всех этих контекстах он контролируется сигнальным путем, называемым Hippo signaling », — сказал первый автор исследования Ян Дж. Пенкала из Пенсильванского университета. VMD / к. студент, который работает в лаборатории Морриси.
Во взрослом легком регенерация клеток легкого осуществляется за счет увеличения популяции клеток AT2 и дифференцировки в клетки AT1. Исследователи также показали, что после некоторых острых повреждений легких взрослые клетки AT1 могут надежно репрограммироваться в клетки AT2. Однако у детенышей мышей клетки AT2 не могут эффективно регенерировать клетки AT1 после острого повреждения легких. Скорее, клетки AT1 репрограммируются в клетки AT2 после повреждения, и именно эти перепрограммированные клетки AT2 могут в конечном итоге пролиферировать после повреждения.
