В восстановлении утраченных частей тела участвуют все клетки. Похоже, биологи открыли “систему голосования”, когда остальные клетки решают, надо ли отращивать замену. Правда, пока только у червей.
В регенерации органов, по-видимому, участвует все тело целиком. Например, если у мыши повреждена лапа, стволовые клетки на другой лапе «пробуждаются», как будто они тоже готовы лечить рану. Нечто подобное происходит и с аксолотлями, которые способны восстанавливать конечности, а у рыбок данио повреждение сердца может вызвать изменения в удаленных органах, например, в почках и мозге. Как говорят авторы нового исследования из Стэнфорда, у многих организмов можно увидеть, как все тело реагирует на травму, но остается неясным, действительно ли эти реакции выполняют какую-то функцию.
В своей работе, опубликованной в журнале Cell, биологи обнаружили, что взаимосвязь всех частей тела у планарий помогает заживлять раны и восстанавливать ткани. Планарии - это плоские черви длиной чуть больше сантиметра, которые могут восстанавливаться практически в любых условиях. Если разрезать планарию на четыре части, через несколько дней получится четыре новых плоских червя. Как и у мышей, рыбок данио и аксолотлей, раны в одной части тела планарии вызывают реакцию в отдаленных тканях ее тела.
Биологи решили разобраться, от чего зависят эти реакции, исследуя один из возможных механизмов - сигнальный путь ERK. Это система обмена “сообщениями” между клетками (через белки), которая влияет на рост, деление и смерть клеток. Клетки передают информацию о повреждении своим соседям, которые, делают то же самое, передавая “сообщение” всему организму.
Прошлые исследования показали, что сигналы через ERK передаются слишком медленно. Для прохождения одного миллиметра могут потребоваться дни. Такая скорость очень низкая для заживления и регенерации. В организме человека это не стало бы проблемой, так как наша кровеносная система позволяет сигнальным белкам быстро распространяться по телу, а у планарий ее нет.
Авторы исследования следили за ERK сигналами, когда они перемещались от одного конца червя к другому. Выяснилось, что сигналы передавались в 100 раз быстрее, чем предполагалось. Вместо медленного перемещения от клетки к клетке, “волны” ERK распространялись по длинным мышечным клеткам в стенках тела. Эти клетки ускоряли передачу сигнала от одного конца тела к другому.
Сигнал передавался достаточно быстро для заживления раны (на это ушло всего несколько часов), но ученые не понимали, было ли в данном процессе задействовано все тело. Чтобы это проверить, биологи отрезали планарии голову. Обычно после ампутации голова плоского червя быстро регенерируется, но в этот раз заблокировали передачу сигнала к задней части планарии. Так хотели проверить, являются ли “волны” ERK ответственными за дистанционное заживление. После того как сигналы ERK заблокировали, голова перестала регенерироваться. Тогда ученые решили узнать, можно ли "перезапустить" процесс регенерации, и ампутировали хвост червю, который сигнализировал тканям о травме. Хвост отрос и, что удивительно, голова тоже восстановилась. По словам авторов работы, если ампутировать хвост планарии всего через несколько часов после первоначальной травмы, можно восстановить прерванный процесс заживления, но если подождать слишком долго, ни одна часть червя не восстановится.
Ученые полагают, что в организме существует своего рода общая "система голосования", которая включает все клетки и определяет, когда пора регенерировать ткани. Даже у сильно регенерирующих животных, таких как планарии, процесс восстановления в основном "выключен", пока все клетки не согласятся, что пришло время для этого.
У планарий в процессе передачи сигналов ERK сотни генов включаются и выключаются по мере процесса. Несмотря на то, что мы, люди, значительно отличаемся от планарий, многие гены у нас схожи. Так что это открытие может помочь понять процесс регенерации и разработать новые методы лечения разных болезней, включая рак.
Видео взято из других экспериментов по регенерации у планарий
Show more ...