[ad_1]
Ученые впервые показали, что жир внутри взрослых мышечных стволовых клеток регулирует их судьбу.
«Никто не видел такой динамики липидных капель в этих мышечных стволовых клетках, поэтому это открытие очень интересно», — сказал Шихуан Куанг, профессор зоотехники в Университете Пердью, возглавлявший группу ученых. «Удивительно, что они играют такую важную роль в судьбе стволовых клеток. Это имеет потенциальные последствия для мышечных заболеваний, старения и зоотехники».
Клетки содержат различные виды жира или липидов, которые необходимы для производства энергии, состава клеточных мембран и передачи химических сигналов. Специальные структуры, называемые липидными каплями, безопасно хранят этот клеточный жир.
Вместо того, чтобы существовать как статический пул ресурсов, исследователи обнаружили, что количество этих капель значительно меняется в отдельной клетке и варьируется от клетки к клетке. Количество капель также регулирует то, какими становятся стволовые клетки.
Открытие в сочетании с недавно выявленной ролью липидов в других типах стволовых клеток, включая раковые стволовые клетки, позволяет предположить, что жир может участвовать в гораздо большем, чем считалось ранее, сказал Куанг. Выводы подробно изложены в статье в журнале Cell Reports.
Команда Purdue изучала сателлитные клетки, популяцию стволовых клеток, ответственных за развитие, рост и регенерацию мышц. Во взрослой мышце эти клетки находятся в спящем состоянии до тех пор, пока не произойдет травма и они не придут в действие. Затем они размножаются путем деления, и некоторые разделенные клетки становятся мышечными клетками, чтобы заменить поврежденные клетки в процессе, называемом дифференцировкой. Другие возвращаются в бездействующее состояние посредством процесса, называемого самообновлением.
«Наше исследование показало, что стволовые клетки с большим количеством липидных капель продолжали делиться или продолжали дифференцироваться и превращались в мышечные клетки, а клетки с меньшим количеством возвращались, чтобы пополнить запас спящих стволовых клеток для следующего повреждения», — сказал Куанг. «На самом деле, во время самообновления они каким-то образом истощают или избавляются от липидных капель, а в спящем состоянии их не содержат».
Они обнаружили, что при активации появляются капли, и по мере деления каждой клетки липидные капли не всегда распределяются одинаково. Некоторые из клеток-потомков от деления имеют больше капель, чем другие, и это асимметричное распределение приводит к сегрегации клеточных судеб в сторону самообновления или дифференцировки.
«Эта динамика липидных капель имеет решающее значение для поддержания здорового баланса клеток», — сказал Куанг. «Для восстановления нам нужны новые мышечные клетки, но мы не хотим, чтобы стволовые клетки бесконтрольно делились, как это происходит при раке. Истощение липидных капель похоже на тормоз, останавливающий неконтролируемую пролиферацию».
В предыдущих исследованиях исследовательская группа Куанга сосредоточилась как на мышечных, так и на жировых клетках.
«Поскольку мы также изучаем жировые клетки, называемые адипоцитами, у нас были инструменты, чтобы сделать это открытие», — сказал он. «Во время рутинного окрашивания клеток Фэн Юэ, научный сотрудник нашей группы, заметил динамику липидных капель в стволовых клетках. Это было удивительно, потому что в то время не было известно, что они настолько многочисленны и динамичны в этих клетках. Мы подумали: «Почему они здесь?» Мы должны были это выяснить».
Команда использовала стволовые клетки скелетных мышц в культуре и модель мыши, чтобы определить функцию липидных капель. Команда ингибировала образование липидных капель, а затем ингибировала их использование, чтобы увидеть, как эти изменения повлияют на функцию клеток.
«Результаты были потрясающими, так как либо слишком много, либо слишком мало липидных капель нарушали гомеостаз судьбы стволовых клеток», — сказал Юэ, который сейчас является доцентом в Университете Флориды. «Это говорит о том, что в будущем мы сможем стимулировать регенеративную функцию стволовых клеток, манипулируя динамикой липидных капель в сателлитных клетках».
Среди членов команды и соавторов также Стефани Н. Опреску, аспирант кафедры биологических наук; Цзямин Цю, Лицзе Гу, Лицзя Чжан и Цзинцзюань Чен, аспиранты в области зоотехники; Наагараджан Нараянан, исследователь с докторской степенью в области сельскохозяйственной и биологической инженерии; и Мэн Дэн, доцент кафедры сельскохозяйственной и биологической инженерии.
Куанг планирует продолжить изучение роли липидных капель в восстановлении мышц.
«Мы еще не полностью понимаем вышестоящие регуляторы и нижестоящие медиаторы липидных капель в мышечных стволовых клетках», — сказал он. «Возможно, существуют вторичные метаболиты, образующиеся в результате деградации липидных капель, которые также важны. Эти жиры могут быть гораздо большим, чем просто источником энергии для клетки».
Национальные институты здравоохранения (NIH-R01AR071649; R03AR068108; F31AR077424; P30CA023168; S10DO20029), Ассоциация мышечной дистрофии (MDA516161) и Министерство сельского хозяйства США (NC1184) финансировали эту работу.
Писатель: Элизабет К. Гарднер; 765-441-2024; ekgardner@purdue.edu
Источник: Шихуан Куанг; 765-494-8283; skuang@purdue.edu
[ad_2]
Source