03.08.2021
Сколтех
1 707

«Переборки» между гепатоцитами, как выяснилось, определяют уникальное строение печени

4.4

Ученые Сколтеха и их коллеги из Германии и США обнаружили новые структуры в клетках печени, отвечающие за формирование и регулирование просвета между гепатоцитами.

Изображение a: разветвление желчного канальца между тремя клетками (электронная микроскопия продольного среза дифференцированных гепатоцитов in vitro; GG — гранулы гликогена). На изображении b — увеличенная версия прямоугольного участка из a, на изображениях c и d — увеличенные участки из b. Изображение f — модель желчного канальца с периодическими похожими на переборки сросшимися участками клеточных мембран (см. наконечники стрелок) в просвете / ©2021 Belicova et al. Originally published in Journal of Cell Biology

Авторы исследования, опубликованного в Journal of Cell Biology, также установили белок, необходимый для формирования этих ранее неизвестных «перемычек», похожих на переборки судна. В организме человека есть множество поверхностей, покрытых эпителиальными клетками. При этом в сосудах или кишечнике клетки повернуты внутрь канала так называемыми апикальными участками мембраны, из которых и складывается внутренняя поверхность «трубки».

Однако гепатоциты — самые распространенные клетки печени — в этом смысле ведут себя иначе: 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. И хотя ученые подозревали, что форма просвета между гепатоцитами и образование ими сетей объясняются детерминированным локальным механическим взаимодействием между клетками, эта гипотеза прежде носила общий характер и не подкреплялась экспериментальными данными.

Ученые из Института молекулярно-клеточной биологии и генетики имени Макса Планка во главе с Марино Зериалом совместно с группой исследователей Сколтеха под руководством доцента Тимофея Зацепина и специалистами других организаций обнаружили на апикальной поверхности просвета между гепатоцитами выросты, которые образуют внутри канала структуры, напоминающие по форме переборки — ребра жесткости в корпусе судна. Исследовав их с помощью электронного микроскопа, ученые показали, что узость просвета и сложность сети желчных канальцев обусловлены именно наличием этих структур.

Обе структуры — и рукотворные переборки между бортами судна, и их естественный аналог в просвете между гепатоцитами — служат обеспечению жесткости «конструкции». Только переборки делят корпус судна на отсеки, а апикальные перемычки оставляют канал непрерывным. Чтобы убедиться, что перемычки — не артефакт, привнесенный процедурой наблюдения за культурой клеток, коллектив исследовал эмбриональную печень мыши при помощи электронного микроскопа. Этот эксперимент in vivo подтвердил наличие схожих с переборками судна структур в формирующихся просветах в печени эмбриона.

Также было однозначно показано, что перемычки не делят просвет канала на отдельные отсеки. Те же структуры были обнаружены и в печени взрослой мыши. Кроме того, эксперимент in vivo позволил исключить путаницу между перемычками и микроворсинками — ранее изученным образованием на клеточной мембране гепатоцитов.

3D-реконструкция: цитоплазма двух образующих просвет клеток показана зеленым и синим цветами. Плотные межклеточные соединения (TJ) выделены красным / ©2021 Belicova et al. Originally published in Journal of Cell Biology

Исследователи 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 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 встречаются квазипериодически на расстоянии друг от друга, равном диаметру просвета, что внешне напоминает 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 имени Макса Планка, Института молекулярной генетики имени Макса Планка, Кильского университета имени Кристиана Альбрехта и Йенского университета имени Фридриха Шиллера (Германия), а также МГУ имени М. В. Ломоносова (Россия) и Nelson Laboratories LLC (США).

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Предстоящие мероприятия
Вчера, 19:27
Михаил Орлов

В последнее время Азовское море страдает от нашествий медуз-корнеротов. Местные исследователи из Азово-Черноморского филиала ВНИРО подошли к проблеме изобретательно и предложили использовать корнеротов как ценный продукт питания.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

25 января
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: