Ученые из Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) определили молекулярные механизмы, которые позволяют нашим клеткам адаптироваться, защищаться от механических нагрузок и выдерживать их. Результаты опубликованы в Nature Communications, сообщает издание eurekalert.org.
Согласно исследованию ученых, наши клетки производят молекулы, которые действуют как «воздушная подушка» в ответ на механическое напряжение. Без этой защитной и адаптивной системы сердце, орган, подверженный постоянным механическим воздействиям, «не смог бы правильно выполнять свою функцию перекачки крови», объяснил ведущий автор Мигель Анхель дель Позо (Miguel Ángel del Pozo). Его коллега Асьер Эчарри (Asier Echarri) добавил, что результаты «показывают важность выявления молекулярных механизмов, которые защищают клетки от механического стресса».
Многие физиологические процессы, такие как эмбриональное развитие, заживление ран, гомеостаз органов, накопление липидов и мышечная активность, включают воздействие разнообразных и потенциально разрушительных механических сил. Все живые организмы и составляющие их клетки подвержены различным физическим силам, как механическим (сила тяжести, удар, растяжение мышц и т. д.), так и электромагнитным силам.
Клетки человека способны воспринимать, адаптироваться и реагировать на механические силы. По словам Дель Позо,
Исследование Nature Communications выявило относительно крупные складчатые или морщинистые структуры, окружающие клетки, способные разворачиваться или сглаживаться при растяжении клетки, что дает клеткам дополнительное покрытие, предотвращающее разрушение при чрезмерном растяжении.
Команда также определила молекулы, которые участвуют в этом механизме, позволяя клеткам воспринимать механическую силу и инициировать биохимические изменения, необходимые для адаптации к механическому стрессу.
© CNIC Клетка с «подушкой безопасности»
Исследование было проведено в сотрудничестве с ученым CNIC Хорхе Алегре-Чеболлада ( Jorge Alegre-Cebollada) и исследователями из Института Пастера в Париже (Institut Pasteur in Paris), Квинслендского университета в Австралии (Queensland University in Australia) и Международного физического центра Доностия в Сан-Себастьяне (Donostia International Physics Center in San Sebastián). Команда определила молекулы с противоположными функциями:
Обе молекулы, работающие упорядоченным образом, «координируют изменения в клеточной оболочке, которые защищают клетку и ее скелет, придавая ей структуру и прочность, необходимые для противодействия механическим воздействиям», объяснил доктор Эчарри.
Авторам также удалось изменить количество или активность этих молекул в клетках человека; ингибирование действия ABL усилило защиту от механического стресса, тогда как ингибирование FBP17 сделало клетки более чувствительными.
Полученные результаты важны, потому что знания о том, как клетки защищены от механического стресса, «дадут нам лучшее понимание молекулярной основы заболеваний, таких как некоторые формы мышечной дистрофии, кардиомиопатии и заболевания легких или сосудов, характеризующиеся чувствительностью к физической активности. Полученные результаты также прольют свет на механизмы повреждения органов с высоким уровнем механической активности, таких как сердце, легкие, мышцы и кровеносные сосуды ». Авторы пришли к выводу, что «эта работа открывает путь к будущим методам лечения пациентов с этими заболеваниями».
