Ученые из Медицинской школы Duke-NUS и Наньянского технологического университета в Сингапуре совершили прорыв в изучении нашего кишечника. Они выяснили, что специальные клетки-помощники, телоциты, общаются со стволовыми клетками кишечника не как все, а особым, очень точным способом.

Раньше считалось, что сигнальные молекулы (Wnt) просто плавают в тканях и случайным образом натыкаются на стволовые клетки, чтобы дать им команду делиться.

Теперь же оказалось, что телоциты протягивают к ним тонкие, как нити, отростки — цитонемы, — и передают сигналы напрямую, почти как нервные клетки в мозге. Это открытие заставляет нас полностью пересмотреть представления о том, как кишечник восстанавливается и поддерживает себя.

Подробности опубликованы в издании Developmental Cell.

Слизистая оболочка кишечника — одна из самых активных тканей в теле. Она полностью обновляется каждые несколько дней. Этот процесс обеспечивают стволовые клетки, которые прячутся в глубине особых структур — крипт. Эти клетки постоянно делятся и превращаются в разные типы клеток, необходимые для работы кишечника. Чтобы понять, когда и во что превращаться, стволовые клетки получают инструкции от своих соседей в так называемой «нише» — специальной микросреде.

Мы обнаружили, что эти сигналы не просто свободно плавают в ткани, — объясняет профессор Дэвид Виршуп, соавтор исследования. — Их доставляют с невероятной точностью от ниши к стволовым клеткам специальные клетки, телоциты. Это меняет наше представление о клеточной коммуникации в кишечнике, похоже на то, как нейроны передают сигналы друг другу в мозге.

Используя передовые методы микроскопии, ученые увидели, как телоциты в кишечнике мыши с помощью своих длинных отростков-цитонем доставляют молекулы Wnt прямиком к конкретным стволовым клеткам. Точки контакта между ними даже внешне напоминают синапсы — соединения между нейронами. Исследователи также выяснили, какие белки отвечают за строительство этих «сигнальных мостов». Когда они „ломали“ два ключевых белка — KANK и Liprin, — цитонемы не могли правильно формироваться, и вся система доставки сигналов переставала работать.

Реальная польза этого исследования лежит в плоскости создания принципиально новых терапевтических стратегий. Если мы поймем, как точно «включать» и „выключать“ систему регенерации кишечника через телоциты и их отростки, это откроет двери для таргетного лечения.

Например, при хронических воспалительных заболеваниях кишечника (ВЗК), где регенерация нарушена, мы могли бы стимулировать телоциты активнее «подключаться» к стволовым клеткам, ускоряя заживление язв.

С другой стороны, при раке толстой кишки, который часто является следствием гиперактивации стволовых клеток и сигнального пути Wnt, мы могли бы разработать препараты, которые целенаправленно разрушают эти специфические контакты между телоцитами и раковыми стволовыми клетками, не затрагивая здоровые ткани, что снизило бы токсичность терапии.

Основное критическое замечание касается перехода с модели на человека. Исследование проводилось на мышах, и хотя фундаментальные клеточные процессы часто консервативны, архитектура кишечных крипт и активность ниши у человека имеют свои особенности.

Пока не будет проведено аналогичное исследование на человеческих тканях (например, ex vivo или на органоидах), мы не можем быть полностью уверены, что этот изящный механизм работает в нашем организме точно так же.

Кроме того, исследование фокусируется на Wnt-сигналинге, но в нише присутствует множество других сигналов (Notch, BMP); предстоит выяснить, используют ли они аналогичные «проводные» соединения или же полагаются на старую добрую диффузию.

Ранее ученые нашли связь между голодом и когнитивными нарушениями.