Углеводы на поверхности стволовых клеток управляют их дифференцировкой
Ученые из Йоркского университета (University of York), Великобритания, показали, что изменение структуры цепей сахаров, расположенных на поверхности мезенхимальных стволовых клеток, может способствовать росту костной ткани. Открытие, результаты которого были опубликованы 14 февраля 2018 года в Journal of Cell Science, может стать важным этапом в разработке методов лечения остеопороза, заболевания, характеризующегося истончением и хрупкостью костей.
Гликаны (цепи сахаров) — высокомолекулярные углеводы, состоящие из одного или множества типов моносахаридных остатков (глюкоза, фруктоза и т. п., а также их производные дезоксисахара, аминосахара, уроновые кислоты), связанных гликозидными связями. Входят в состав основных структурных компонентов клетки.
Гликаны, связанные в единый комплекс с белками и липидами, а также между собой, образуют гликом — своеобразный углеводный паспорт организма, органа или клетки.
Гликаны играют ключевую роль в процессах молекулярного и клеточного узнавания, участвуют в клеточном метаболизме, ответственны за утилизацию стареющих клеток в организме и т.д. Однако их структура, как правило, рэндомная, т.е., имеет «случайное» строение, что создаёт определённые сложности в их изучении и понимании.
Доказано, что терминальные модификации гликанов ограничивают процесс дифференцировки клеток. Например, лактозамин участвует в самообновлении стволовых клеток, предотвращая их дифференцировку.
Специалисты в области изучения костной ткани и клеточные биологи, изучающие гликаны, объединили свои знания, чтобы выяснить, могут ли данные углеводы играть роль в формировании кости. Исследователи обработали клетки кифунензином, химическим соединением, которое ингибирует фермент в аппарате Гольджи, в результате чего нарушается структура производимых им гликанов.
«Химическое вещество кифунензин, как известно, меняет структуру цепей сахаров. Ранее оно рассматривалось как потенциальное лекарственное средство, но до сих пор не было проведено ни одного клинического испытания. Мы хотели узнать, как оно может повлиять в лабораторных тестах на стволовые клетки, формирующие костную ткань», — сказал доктор Дэниел Ангар (Daniel Ungar).
«Сложность в работе с данными сахарами заключалась в том, что они никогда прежде не изучались. Мы обнаружили, что через пару дней после нарушения их нормальной функции улучшились процессы формирования костей из стволовых клеток».
В настоящем исследовании впервые обнаружена связь между гликанами и ростом костей. Это может стать первым шагом на пути исследований возможных методов лечения остеопороза и борьбы с его главным проявлением – ломкостью костей.
Пол Женевер (Paul Genever), профессор биологического факультета Йоркского университета, сказал: «В настоящее время наиболее часто используемые препараты для лечения остеопороза направлены на предотвращение дальнейшей потери костной ткани, чтобы остановить прогрессирование заболевания. У нас пока нет надёжных претендентов на фактическое восстановление прочности костей.
Это исследование — захватывающий шаг на пути понимания роли данных сахаров в росте костей, но мы ещё должны выяснить, как работает этот механизм и что произойдёт с клетками при воздействии на них внутри организма».
В данный момент команда изучает влияние химической обработки мезенхимальных стволовых клеток для формирования костной ткани на другие клетки организма, а также проверяет отсутствие побочных эффектов метода.
Также учёные планируют провести исследование, которое поможет лучше понять взаимосвязь ингибирования гликанов со стимулированием превращения стволовых клеток в клетки костей.
