Колебания определяют, становятся ли кровеносные сосуды толще или разветвляются: клетки сосудов могут двигаться вместе, сообщаясь с помощью осциллирующих сигналов

«Один из самых больших вопросов в биологии кровеносных сосудов заключается в том, как клетки регулируют размер и форму этих трубчатых систем органов», — говорит профессор. Хольгер Герхардт, руководитель группы в MDC в Берлине-Бухе и Берлинском институте здравоохранения (BIH). Герхард переехал в Берлин из бывшего Лондонского исследовательского института в 2014 году. Он также участвует в Немецком центре сердечно-сосудистых исследований (DKFZ).

Основное внимание в его исследованиях уделяется ангиогенезу — образованию и росту кровеносных сосудов — и он возглавляет группы в MDC и VIB в Лёвене, Бельгия, преследуя множество аспектов этого процесса.
Гормон VEGFA играет ключевую роль в росте сосудов.

Если эндотиальные клетки, выстилающие внутреннюю стенку кровеносных сосудов, воспринимают низкие уровни VEGFA, они переключаются в режим, в котором сосуды производят новые боковые ответвления. Если концентрация выше, кровеносные сосуды увеличиваются в диаметре.

Механизм, лежащий в основе этого поведения, неизвестен.
Новое исследование Герхардта дает новый взгляд на этот процесс: «Наше исследование показывает, что эндотелиальные клетки по-разному перестраиваются, формируя новые боковые ветви или увеличивая диаметр кровеносного сосуда», — говорит специалист по ангиогенезу.

Уровень VEGFA влияет на биохимический сигнальный путь Notch, используемый соседними эндотиальными клетками для связи друг с другом. Внутри клетки эти пути включают ряд белков, некоторые из которых временно продуцируются, а затем немедленно разрушаются.

Это приводит к тому, что общий сигнальный путь Notch испытывает колебания в эндотелиальных клетках.
Если уровни VEGFA высоки, колебания в соседних клетках становятся все более и более синхронизированными, в результате чего клетки синхронизируются друг с другом. Их коллективная деятельность приводит к увеличению диаметра кровеносного сосуда.

Если уровни VEGFA низкие, колебания внутри клеток не синхронизируются друг с другом, что приводит к движению отдельных клеток, а затем кровеносный сосуд переходит в режим ветвления.
Проект поставил огромные методологические проблемы. «Итерация между моделированием и экспериментированием — вот что привело к первой гипотезе», — говорит Герхардт. "Эта стратегия в конечном итоге привела к тому, что мы задали правильные вопросы, а затем провели серию ключевых экспериментов."Колеблющиеся белки трудно наблюдать, потому что они присутствуют в течение такого короткого времени из-за их быстрой деградации. Маркировка белков флуоресцентными маркерами позволила ученым наблюдать колебания, видимые в тканях, приготовленных из сетчатки мыши, но коллективные движения клеток можно было наблюдать только в экспериментах с культурами клеток.

Для проведения наблюдений за живыми организмами потребуются более качественные и яркие флуоресцентные маркеры, над разработкой которых сейчас работают исследователи.
Герхардт объясняет, что недавно открытый механизм также может иметь значение при лечении заболеваний. «Мы также показываем, что этот механизм отвечает за увеличение сосудов на моделях заболеваний, включая модель заболеваний диабетической ретинопатии и рака.«Диабет вызывает повреждение сосудов сетчатки (диабетическая ретинопатия) и является одной из наиболее частых причин слепоты у взрослых. Неконтролируемый ангиогенез также способствует развитию некоторых типов рака.

Таким образом, результаты исследования Герхардта имеют отношение к терапии, которая перенормирует кровеносные сосуды или подавляет их рост.

Портал обо всем