Natančni gen, ki uravnava obnovo, regeneracijo pljuč pri odraslih: nova vloga za hedgehog gen omogoča boljše razumevanje bolezni pljuč | 2020

Vsebina:

Anonim

Tkiva niso ustvarjena enako po svoji sposobnosti za regeneracijo. Koža in krvne celice se nenehno obračajo, zato vsakih nekaj dni popolnoma nove populacije celic. Na drugem koncu spektra se celice srca in možganov počasi regenerirajo, če sploh po poškodbi. Med temi dvema skrajnostma so tkiva, kot so pljuča in jetra, ki imajo pri normalnih odraslih malo celičnega obnavljanja, vendar se lahko po poškodbi močno regenerirajo. Takšna tkiva se na splošno štejejo za mirujoče.

To neaktivno stanje je bilo prej mišljeno, da je privzeti način mnogih tkiv, vključno s pljuči, v odsotnosti proliferativnega dražljaja, kot je poškodba. Vendar pa je ostalo nejasno, kako se ohranja mirovanje v organih, kot so pljuča, ki kažejo nizko stopnjo celičnega prometa.

"Pokazali smo, da je mirovanje pri odraslih pljučih v živalskem modelu aktivno vzdrževano stanje in ga ureja ježevska signalizacija," je povedal profesor dr. Ed Morrisey, profesor medicine za fundacijo Robinette in profesor celične in razvojne biologije. Morrisey je tudi direktor Penn Centra za pljučno biologijo in znanstveni direktor Inštituta Penn za regenerativno medicino.

"Bili smo presenečeni," se je spomnil Morrisey. "To je bilo ravno nasprotno od tega, kar so predlagali drugi raziskovalci, in prav nasprotno od tistega, kar se dogaja med razvojem. Že dolgo smo opraskali glave."

Prvi avtor Tien Peng, dr. Med. In drugi člani laboratorija Morrisey so uporabili več pristopov, da bi ugotovili, kaj je jež delal v pljučih odraslih. Najprej so izbrisali genski zvočni hedgehog v epitelnih celicah dihalnih poti odraslih pljuč. Protein, narejen iz soničnega ježa, se izloča iz epitelijskih celic dihalnih poti in deluje na sosednje celice, ki obdajajo dihalne poti, imenovane mezenhimske celice.

Skupina je ugotovila, da so se po izgubi zvočnega hedgehog izraza mezenhimske celice začele spontano razmnoževati. To se je zgodilo tudi, ko so neposredno inaktivirali hedgehogovo signalizacijo v sami mezenhimskih celicah.

Da bi ugotovili, kaj se je zgodilo po poškodbi pljuč, so raziskovalci izvedli več različnih poškodb pljučnega tkiva in ugotovili, da se je v nasprotju s prejšnjimi poročili zmanjšal signal za jež. To zmanjšanje je povezano z izgubo celic, ki normalno izražajo zvočni hedgehog gen, ki so bili uničeni zaradi poškodbe.

S tem novim konceptom tega, kar sončni ježek počne v odraslih pljučih, so raziskovalci nato vprašali, kaj bi se zgodilo, če bi se po poškodbi pljuč obrnili na hedgehogovo pot. V skladu z njihovimi ostalimi opazovanji je Morriseyjeva ekipa ugotovila, da aktivacija hedgehogove poti zavira proliferacijo mezenhimskih celic, ki obdajajo pljučne dihalne poti.

Na splošno so ugotovili, da aktivacija ježa med poškodbo epitelijskih celic oslabi replikacijo mezenhimskih celic, medtem ko inaktivacija hedgehog signalizacije preprečuje ponovno vzpostavitev mirovanja po poškodbi. Nazadnje so pokazali, da hedgehog signalizacija v mezenhimskih celicah prav tako uravnava epitelno mirovanje in izguba te regulacije vodi do nenormalne regeneracije epitelija po poškodbi. Izguba ježa v pljučih odraslih vodi do prevelikega števila epitelijskih celic, ki obdajajo dihalne poti po poškodbi, medtem ko povečana signalizacija ježa blokira regeneracijo epitelija dihalnih poti. Takšni rezultati kažejo, da povečano hedgehogovo signaliziranje povzroči zlom normalnih regenerativnih lastnosti dihalnih poti, kar vodi do degenerativnih bolezenskih stanj.

"Ti rezultati kažejo, da epitelialno-mezenhimske interakcije, ki jih usklajuje jež, ohranja normalno stanje zdravih pljuč in izklop hedgehog med poškodbami lahko privede do nenormalne celične obnove in regeneracije v pljučih," je dejal Morrisey. "Menimo, da bi lahko napake v povratni zanki hedgehog prispevale k številnim pljučnim boleznim odraslih, za katere je značilen kronični in regeneracijski cikel."

Dejansko je bila hedgehogova pot vključena v predhodne študije združevanja odraslih pljučnih bolezni pri genomu. "Zdaj imamo boljšo predstavo o tem, kaj se dogaja pri pljučnih boleznih - pri odraslih, jež omejuje širjenje in ohranja celično mirovanje, v nasprotju s svojo nasprotno vlogo pri razvoju zarodkov," je pojasnil Morrisey. "Te presenetljive ugotovitve kažejo, da morajo raziskovalci biti previdni pri napovedovanju funkcije razvojnih poti pri odraslih organih. Ne smemo pozabiti, da ne bodo vedno delovali na enak način."