Новости

Исследователей всегда интересовал вопрос: почему некоторые животные способны к регенерации тканей после потери органа или ампутации в то время, как другие, в частности человек, не могут восстанавливать некоторые структуры? Клеточная регенерация — биологическая функция всех живых организмов, необходимая в процессе роста, заживления ран, восстановления тканей и схожих процессов. Исследованы и продолжают исследоваться молекулярные механизмы, лежащие в основе регенерации и позволяющие понять, почему некоторые животные способны заново вырастить целые структуры после тяжелого повреждения, а человек может частично регенерировать только некоторые органы, такие как печень или кожа. Классический подход подразумевает изучение участия генов и белков в этом процессе, и только недавно обратили внимание на роль в нем биоэлектрических сигналов.

Группа ученых из португальского Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) под руководством Хоакина Родригеса Леона (Joaquín Rodríguez León) получили новые данные при исследовании регенерации тканей позвоночника, используя для этого взрослую особь рыбки данио рерио. Результаты работы были недавно опубликованы в журнале PLoS ONE.

Известно, что данио рерио способна регенерировать органы и что электрические токи могут принимать участие в этом процессе. Однако, точные механизмы не ясны. Используя биофизические и молекулярные методы, исследователи впервые показали, что в процесс регенерации хвостового плавника данио рерио вовлечены определенные каналы клеточной мембраны. Они проанализировали участие в регенерации плавника различных ионных токов через мембрану, как из, так и внутрь клетки, и обнаружили, что только перемещение заряженных атомов водорода играет роль в этом процессе.

Исследователи отметили, что этот транспорт осуществляется посредством V-АТФазы, формирующей канал в клеточной мембране, через который ионы водорода выкачиваются из клетки, генерируя тем самым электрический ток. Кроме того, они установили, что данный электрический сигнал необходим на различных этапах нормальной регенерации, таких как экспрессия необходимых генов, формирования массы клеток, способных к росту и восстановлению, а также для надлежащей иннервации вновь образуемой ткани. Также было обнаружено участие этого тока для координации других белков, которые могут быть необходимы для коррекции процесса регенерации поврежденного органа (позиционная память).

Хоакин Родригес Леон отмечает: «Ученые используют различные стратегии для того, чтобы представить механизмы, лежащие в основе регенерации, и иметь возможность применить эти знания в клинической практике. Кто-то изучает возможности стволовых клеток, другие пытаются выяснить, почему некоторые животные способны регенерировать. Наша команда поспособствовала тому, чтобы лучше понимать, как общие для всех позвоночных клеточные механизмы участвуют в регенерации. „Включается“ особый клеточный механизм, какой — мы и пытаемся определить. Используя данио рерио в качестве модели, мы нашли, что характерная для всех клеток черта — перемещение ионов через мембрану — способствует регенерации конечностей. В частности, мы установили активное участие ионов водорода в создании электрического тока, который необходим для того, чтобы регенерация прошла надлежащим образом».

Ссылки по теме:

 — PloS ONE, 2014. DOI: 10.1371/journal.pone.0092594

 — Instituto Gulbenkian de Ciência, 2014

Рыбка данио рерио, служившая моделью в исследовании. Фото © depositphotos.com