Ученые Сколтеха совместно с зарубежными коллегами обнаружили новые структуры в клетках печени, отвечающие за формирование и регулирование просвета между гепатоцитами.
Гепатоциты — самые распространенные клетки печени. Они формируют полости попарно, объединяясь лишь с клетками непосредственно по соседству. В результате образуется разветвленная трехмерная сеть из очень узких просветов.
До сих пор не было понятно, что стоит за этой особенностью гепатоцитов. При этом клетки печени другого типа, холангиоциты, образуют каналы гораздо большего диаметра и делают это по той же схеме, что и обычные эпителиальные клетки.
Ученые стали подозревать, что форма просвета между гепатоцитами и образование ими сетей объясняются локальным механическим взаимодействием между клетками. Эта гипотеза прежде носила общий характер и не подкреплялась экспериментальными данными.
Группа исследователей обнаружила на апикальной поверхности просвета между гепатоцитами выросты, образующие внутри канала структуры. Они напоминают по форме переборки ребра жесткости в корпусе судна. Их изучили с помощью электронного микроскопа.
Выяснилось, что узость просвета и сложность сети желчных канальцев обусловлены непосредственно наличием этих структур. Коллектив также исследовал эмбриональную печень мыши при помощи электронного микроскопа. Этот эксперимент подтвердил наличие схожих с переборками судна структур в формирующихся просветах в печени эмбриона.
Исследователи также рассмотрели ряд белков, которые могут принимать участие в образовании перемычек. Коллектив уделил основное внимание белку Rab35, который прежде никак не связывали со строением просвета между гепатоцитами. Используя методы электронной микроскопии и 3D-моделирование, ученые показали, что при отключении экспрессии гена Rab35 перемычки между гепатоцитами не образуются, а просвет получается таким, как между холангиоцитами.
«Важно отметить, что гепатоцит и холангиоцит имеют общего предшественника — гепатобласт, поэтому это наблюдение позволяет определить Rab35, как непосредственного участника событий. Мы знаем, что белок Rab35 напрямую не управляет формированием перемычек, — рассказывает руководитель проекта Тимофей Зацепин. — Он известен как переносчик и, по всей видимости, отвечает за транспортировку внутри клетки какого-то комплекса или комплексов белков, которые, в свою очередь, приводят к образованию перемычек. Поиском этих комплексов мы сейчас и занимаемся — мы хотим полностью изучить механизм, который делает печень такой отличающейся от других органов».
Исследователи предполагают, что обнаруженные ими перемычки важны для дальнейших исследований с возможными приложениями в медицине.
«Эти структуры сами по себе очень интересны и красивы. Апикальные перемычки внешне напоминают несущие элементы инженерных конструкций, — поясняет Тимофей Зацепин. — Мы планируем воспользоваться возможностью регулирования этого механизма для исследования работы печени и ее регенерации в условиях ожирения и фиброза печени».
Исследование проводилось с участием специалистов Сколковского института науки и технологий (Сколтеха), Института молекулярно-клеточной биологии и генетики им. Макса Планка, Института молекулярной генетики им. Макса Планка, Кильского университета им. Кристиана Альбрехта и Йенского университета им. Фридриха Шиллера (Германия), а также МГУ им. М. В. Ломоносова (Россия) и Nelson Laboratories LLC (США).
Исследование опубликовано в журнале Journal of Cell Biology.