Природа этого фронта импульса – и успеха регенерации ткани, которая следует – определена механической напряженностью, которая реагирует на клетки. Результаты, изданные 25 сентября в журнале Developmental Cell, указывают на новую парадигму для того, как силы, действующие в тканях, могут направить решения, которые клетки принимают, чтобы восстановить потерянные ткани.«Наши результаты открывают пути для исследования динамики клеточного цикла в регенерации ткани», сказал Хингли Као, доктор философии, ведущий автор исследования и постдокторант в лаборатории Кена Посса в Медицинской школе Университета Дюка. «Управляя механической напряженностью клеток, мы также могли бы быть в состоянии развивать новую биоинженерию или переводные подходы».
В то время как человеческое сердце не может полностью излечить себя после того, как сердечный приступ, сердце данио-рерио сможет легко заменить клетки, потерянные повреждению или болезни. Ученые провели много лет, исследуя регенеративные полномочия этой маленькой полосатой рыбы в надеждах на раскрытие подсказок, которые могли улучшить терапию для заболевания человеческого сердца.В 2015 Као показал, что мог удалить сердца из данио-рерио и вырастить их в блюдах в лаборатории, где крошечные двухразделенные на камеры органы продолжали биться и вести себя, как будто они были все еще подвернуты в животном. В этом исследовании Као и его коллеги эксплуатировали эту систему, чтобы контролировать регенерацию epicardium, тонкий слой клеток, которые покрывают поверхность сердца.
Исследователи разрушили большую часть epicardial слоя сердца, и затем поместили «экс-установленные» органы под микроскопом, чтобы захватить регенерацию в действии. Они ожидали видеть население клеток, которые быстро копировали их содержание ДНК и разделились на новые клетки, пополняют поверхность органа. В то время как эти клетки определенно играли роль, они не приводили обвинение. Вместо этого регенерация была во главе с клетками, которые копировали их ДНК без деления, эффективно создавая сверхкрупные клетки с два раза оборудованием клетки или больше.
«Предположите, что у Вас есть рана на Вашей коже, и Вы хотите покрыть ее как можно скорее, но у Вас нет достаточного количества клеток», сказал Као. «Заставляя клетки стать более крупными, Вы могли эффективно покрыть рану. Мы думаем, что эта тактика могла увеличить регенеративную способность этого населения, покрыв поверхность эффективным способом».
Исследователи измерили много свойств клеток в регенеративном фронте импульса. Они нашли, что большие клетки лидера мигрировали через поверхность сердца на более высоких скоростях, чем меньшие клетки последователя. Когда они измерили уровни напряженности, испытанной клетками, они нашли, что клетки лидера отскочили быстрее, чем клетки последователя, когда крошечные разрезы были применены, во многом как поверхность надутого воздушного шара отрекается после разрыва. Возможный сказал, что механическая напряженность, кажется, мешает клеткам делиться после повторения ДНК.
«Это исследование пытается понять, что основные клетки решений делают, когда они восстанавливают», сказал Возможный, преподаватель цитобиологии в Медицинской школе Университета Дюка и директоре по Регенерации Следующая Инициатива в Герцоге. «Если есть методы, мы могли бы использовать, чтобы вести их решения, определить, производят ли они большие клетки или больше клеток через подразделение, это мог бы быть один способ влиять на способность ткани восстановить».Исследователи планируют использовать свою систему культуры экс-завода сердца данио-рерио, чтобы проверить на маленькие молекулы, которые могли потенциально увеличить регенеративную способность сердечных тканей.
Такие химикаты могли однажды сформировать основание для новых наркотиков, чтобы возместить убытки, вызванные сердечным приступом или другими сердечно-сосудистыми заболеваниями.