Стволовые клетки обладают памятью о прошлых воспалениях

Учёные из Рокфеллеровского университета (Rockefeller University), США, обнаружили, что стволовые клетки кожи надолго «запоминают» раны или другие травмы, вызывающие воспаление, чтобы в дальнейшем быстрее заживлять подобные повреждения. Результаты исследования, опубликованного 18 октября 2017 года в Nature, могут помочь в исследованиях и лечении псориаза, а также других воспалительных заболеваний.

Учёные установили, что первичное воспаление сенсибилизирует стволовые клетки внешнего слоя кожи, и в дальнейшем они быстрее реагируют в подобной ситуации.

Данное исследование впервые демонстрирует, что кожа способна формировать воспоминания о воспалительном ответе. Это открытие, говорит ведущий автор Элейн Фукс (Elaine Fuchs), может стать важным этапом для лучшего понимания и лечения ряда заболеваний.

«Повышая чувствительность к воспалению, эти воспоминания помогают сохранить целостность кожи, благотворно влияя на заживление ран после травмы», — сказала Фукс, профессор, руководитель лаборатории клеточной биологии млекопитающих Рокфеллеровского университета. «Однако эта память может также иметь и пагубные последствия, например, способствовать рецидиву некоторых воспалительных заболеваний, таких как псориаз».

Кожа быстро воспаляется: от солнечного ожога, заражения микробами, порезов она опухает, становится красной и болезненной – это реакция организма, который пытается сдержать повреждение и начать процесс восстановления.

Давно известно, что иммунная система сохраняет память о воспалении, чтобы быстрее реагировать на повторные инфекции. Но учёные из лаборатории Фукс предположили, что и другие типы долгоживущих клеток могут также помнить воспаление. Логичнее всего было начать поиски с изучения кожи: как защитный барьер тела, она подвергается наиболее частым повреждениям.

Вскоре стало очевидно, что большинство клеток внешнего слоя кожи, эпителия, не живут достаточно долго, чтобы формировать воспоминания. На протяжении своего существования они мигрируют через эпителий и, в конце концов, разрушаются. Однако в более глубоких слоях эпителия находятся стволовые клетки, отвечающие за его постоянное обновление. Данные стволовые клетки остаются на своём месте спустя длительное время после воспаления, и, как выяснила команда, этот опыт меняет их.

В экспериментах с мышами кандидат наук Шрути Наик (Shruti Naik) и аспирантка Саманта Ларсен (Samantha B. Larsen) показали, что раны затягивались более чем в два раза быстрее на коже, которая уже воспалялась, чем на коже, которая никогда не была травмирована. Даже, если опыт первичного воспаления был более шести месяцев назад, что эквивалентно примерно 15 годам для человека. Восстановление ускорялось, как определила команда, за счёт более быстрой миграции «опытных» стволовых клеток для заживления повреждений.

В других экспериментах исследователи обнаружили основные механизмы, которые перестраивали эти клетки. Они показали, что воспаление стимулирует процесс, который физически открывает отдельные участки в хромосомах клеток, делая определённые гены доступными для активации. Некоторые из таких участков остаются открытыми ещё долгое время после восстановления кожи, позволяя генам быстрее активироваться в ответ на повторную травму.

Особую роль в данном процессе играет ген Aim2, кодирующий белок, чувствительный к повреждениям. Первичное воспаление стимулирует продолжительное возрастание его экспрессии. Повторная травма быстро активирует белок, в результате чего возникает сигнал воспаления, повышающий способность стволовых клеток мигрировать в рану.

Иногда воспаление может выходить из-под контроля, например, при аутоиммунных заболеваниях, таких как псориаз, который характеризуется появлением чешуйчатых красных пятен, часто возникающих в одном и том же месте. Новые исследования предполагают, что сама кожа может способствовать этой повторяющейся реакции.

Однако на самом деле последствия могут проявляться и гораздо глубже кожи. Выводы исследовательской группы касаются также и воспалительных заболеваний других частей тела, например, кишечника, который, подобно коже, обновляется за счёт эпителиальных стволовых клеток.

«Причиной воспалительных заболеваний давно принято считать иммунные клетки, которые атакуют организм. Однако это явно не единственная причина: стволовые клетки также могут быть важными факторами», — сказала Ларсен.

«Улучшенное знание того, как воспаление влияет на стволовые клетки и другие компоненты тканей, произведёт революцию в нашем понимании многих заболеваний и, вероятно, приведёт к новым методам лечения», — говорит Наик.