Žarnyno kuokšto ląstelės dalijasi, kad susidarytų naujos ląstelės, kai jas suaktyvina imunologiniai signalai. Be to, priešingai nei progenitorinės ir kamieninės ląstelės, kuokštinės ląstelės gali išgyventi po sunkių sužalojimų, tokių kaip švitinimo pažeidimai, ir prisidėti prie epitelio regeneracijos. Štai ką Hubrechto instituto organoidų grupės mokslininkai nustatė naudodami laboratorijoje užaugintas miniatiūrines žmogaus žarnas.
Išvados, paskelbtos m Gamta 2024 m. spalio 2 d., gali turėti svarbių pasekmių žarnyno audinių regeneracijai po pažeidimo.
Žmogaus žarnyno traktas yra atsakingas už maistinių medžiagų pasisavinimą ir hormonų gamybą. Be to, jis apsaugo žarnyną nuo patogenų. Šias svarbias funkcijas atlieka specializuotos epitelio ląstelės, žarnas išklojantis audinys. Epitelis susideda iš įvairių tipų specializuotų epitelio ląstelių, įskaitant kuokštines ląsteles.
Kuokštinės ląstelės yra visame žarnyno trakte ir daugelyje kitų organų. Dauguma įžvalgų apie šių ląstelių funkciją ir ontologiją gaunamos iš tyrimų su pelėmis. Tyrimai rodo, kad viena specifinė kuokštinių ląstelių kategorija apsaugo žarnyną nuo patogenų. Kai kuokštinės ląstelės jaučia patogenų buvimą, jos signalizuoja imuninėms ląstelėms ir epiteliui, kad pradėtų stiprų gynybinį atsaką. Tačiau dėl žmonių tyrimų modelių trūkumo, kuokštinių ląstelių funkcija žmogaus žarnyno trakte liko nežinoma.
Tai buvo daugiau nei pakankama priežastis organoidų grupės tyrėjams gilintis į šią problemą naudojant unikalią jų sukurtą organoidinę technologiją. Jie lėkštelėje augino miniatiūrines žarnas, kurios imituoja tikrojo žmogaus žarnyno funkciją. Struktūros, vadinamos organoidais, turi visus skirtingus žarnyno ląstelių tipus.
Lulu Huang, pirmasis šio straipsnio autorius kartu su Jochemu Berninku ir Amiru Giladi, paaiškina: „Naudojome šiuos organoidus, kad atidžiai stebėtume kuokštinių ląstelių vystymąsi ir funkciją. Be to, šis modelis leido mums ištirti spinduliuotės poveikį organoidų funkcija“.
Kuokštinės ląstelės veikia kaip rezervinės kamieninės ląstelės
Vienas iš svarbiausių tyrėjų atradimų buvo tai, kad kuokštinės ląstelės gali daugintis, kai jas sukelia imunologiniai signalai.
„Gavusios tokius imunologinius signalus, kuokštinės ląstelės dalijasi, kad susidarytų naujos kuokštinės ląstelės, kurios savo ruožtu gali transdiferencijuoti ir generuoti visus kitus epitelio ląstelių tipus. Per šį procesą kuokštinės ląstelės gali atkurti pažeistą žarną”, – sako Berninkas.
Kuokštinės ląstelės ypač įspūdingos yra tai, kad jos išgyvena apšvitos padarytą žalą. Kai po tokio pažeidimo kamieninės ir progenitorinės ląstelės praranda gebėjimą daugintis, kuokštinės ląstelės gali išgyventi ir generuoti visus skirtingus žarnyno epitelio ląstelių tipus.
Huangas pažymi: „Mes taip pat auginome organoidus be kuokštelių ląstelių, ir šie organoidai negalėjo atsigauti po radiacijos žalos“. Todėl kuokštinės ląstelės vaidina esminį vaidmenį atstatant žarnyno audinį pažeidus.
„Kuokštinės ląstelės iš esmės sudaro rezervinių kamieninių ląstelių telkinį žmogaus žarnyne, telkinį, kuris pradedamas veikti, kai atsiranda žala“, – aiškina Berninkas. Išvados gali turėti įtakos regeneracinei medicinai, tyrimų sričiai, kurioje pagrindinis dėmesys skiriamas audinių taisymui ir atkūrimui.
„Be daugiau tikslios žmogaus kuokštelių ląstelių regeneracinės funkcijos tyrimų, būtų įdomu ištirti kuokštelių ląstelių funkciją kituose organuose, pavyzdžiui, kepenyse, šlapimo takuose ir plaučiuose“, – daro išvadą Huangas.