Вегетативная нервная система регулирует пролиферацию стволовых клеток в организме

Новое исследование американских учёных из Иллинойского университета (University of Illinois) показывает, что пролиферация стволовых клеток напрямую контролируется вегетативной нервной системой.

Соматические стволовые клетки постоянно обновляют ткани и органы в организме, например кожу и слизистую оболочку кишечника. Для нейробиологов Иллинойского университета они обладают мощным нераскрытым потенциалом.

«Если бы мы могли найти технику направления и контроля пролиферации клеток в организме, это было бы выгодно с медицинской точки зрения. Это означает возможность управления  включением и выключением распространения стволовых клеток или стимуляция их пролиферации в участках, где необходимо создание ткани», — говорит Элизабет Дэвис (Elizabeth Davis), докторант и ведущий автор исследования, которое впервые показало, что пролиферация стволовых клеток напрямую контролируется вегетативной нервной системой (ВНС).

Особенности влияния вегетативной нервной системы на клетки

ВНС регулирует физиологические функции организма без участия сознания (автономно), например, такие процессы как дыхание, кровоток, пищеварение и так далее. Её две основные сети нервных волокон проходят от головного мозга по всему телу, иннервируя практически каждый орган.

Нейроны ВНС высвобождают химические вещества, называемые нейротрансмиттерами (или нейромедиаторами), которые воздействуют на клетки-мишени прямо или опосредованно.

Когда нейромедиаторы связываются с рецепторами в мембранах клеток, они вызывают ответную реакцию внутри клетки. Однако изменения в клетках могут произойти также, когда трансмиттеры инициируют воспаление или при кровотечениях — процессах, опосредовано регулируемых ВНС.

Новый метод регуляции стволовых клеток уже близко?

До исследования Дэвис, опубликованного в Physiological Reports, учёные догадывались, что ВНС участвует в пролиферации стволовых клеток, но не знали наверняка, является ли эта связь прямой или опосредованной. Если данная связь была бы прямой, это могло бы иметь серьёзные последствия для медикаментозного лечения некоторых заболеваний.

«Например, если вы хотите изменить регенеративный потенциал органа, вам не придётся стимулировать или подавлять активность его нейронов. Вместо этого вы можете просто определить, какие нейромедиаторы контролируют пролиферацию и, получив эти соединения, воздействовать ими на стволовые клетки в сочетании с адресной доставкой лекарств», — говорит доцент Меган Дэйли (Megan Dailey), соавтор статьи.

Чтобы определить тип связи ВНС, исследователи сосредоточились на стволовых клетках слизистого эпителия кишечника у мышей. Они обнаружили не только то, что у стволовых клеток есть рецепторы к нейротрансмиттерам ВНС, но и то, что нейротрансмиттеры изменили поведение клеток – это именно это учёные ожидали увидеть при прямой связи.

«Мы знали, что нейроны ВНС тесно взаимодействуют с клетками эпителия кишечника, в том числе со стволовыми клетками, но не знали, способны ли нейромедиаторы связываться со стволовыми клетками. Когда мы изолировали стволовые клетки и обнаружили, что на самом деле существуют рецепторы к нейромедиаторам ВНС, мы нашли недостающее звено», — говорит Дэвис.

Чтобы продемонстрировать, что поведение стволовых клеток меняется в результате стимуляции ВНС, исследователи культивировали эпителиальные клетки кишечника в лаборатории и воздействовали на них высокими концентрациями двух нейротрансмиттеров: норадреналина и ацетилхолина.

Норадреналин – главный нейромедиатор симпатической нервной системы, является предшественником адреналина. Он принимает участие в реализации реакций ВНС типа «бей или беги» при стрессовых ситуациях.

Ацетилхолин продуцируется парасимпатической нервной системой и отвечает за функции покоя, включая снижение частоты дыхания, замедление сердцебиения, секрецию ферментов желудка.

«Когда мы моделировали активацию любой из этих систем, мы наблюдали снижение пролиферации стволовых клеток», — говорит Дэйли.

Дэйли полагает, что организм может избегать затрат энергии на создание новых клеток, когда активна система «бей или беги». Она считает, что вместо этого энергия необходима для быстрого отступления при опасных стрессовых ситуациях.

Также как и периоды покоя, например переваривания пищи, не лучший момент для создания новых клеток. Поскольку при усвоении еды клеточные процессы, связанные с пищеварением, могут образовывать свободные радикалы, которые способны повредить образующиеся новые клетки.

Хотя исследования проводились на кишечном эпителии, Дэвис и Дэйли полагают, что ВНС непосредственно контролирует пролиферацию стволовых клеток и в других отделах организма.

Недавно они опубликовали ещё одну статью в American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, расширив границы изучаемой области, используя информацию из разных исследований.

«В нейробиологии ВСН не считается чем-то сверхординарным или интригующим. Но её нейроны взаимосвязаны с множеством клеток в организме, включая стволовые», — говорит Дэвис. «Зачем нейронам взаимодействовать со стволовыми клетками, если они ничего с ними не делают? Что, если существует огромная грандиозная схема, которая позволит нам использовать нервную систему для контроля стволовых клеток?»

Дэйли добавляет:

«ВНС не контролируется автономно. Она управляется мозгом и центральной нервной системой. Мы полагаем, что мозг контролирует регенерацию всех тканей через ВНС. Это открывает широкие горизонты. Например, у людей с тяжёлой депрессией или посттравматическим стрессовым расстройством наблюдается разрушение некоторых органов. Это может быть своего рода последствиями стресса, связанными с уменьшением регенеративного потенциала органов. Основываясь на наших выводах, похоже, здесь существует прямая взаимосвязь».