Новости

29 ноября, 2017 15:04

Российские биологи изучили механизм клеточного каннибализма

Сотрудники биологического факультета МГУ изучили стадии энтоза — процесса гибели клетки,при котором одна клетка попадает в другую и переваривается. Управляемый энтоз может стать новым способом уничтожения раковых клеток.
Источник: пресс-служба РНФ

Энтоз — это один из вариантов программированной клеточной гибели, один из типов клеточного каннибализма. Процесс заключается в том, что одна клетка поглощается другой и уничтожается. В энтозе могут участвовать все клетки, способные прикрепляться друг к другу. Чаще всего это опухолевые клетки, которые могут поглощать как себе подобные, так и здоровые клетки. Ученые предполагают, что с помощью энтоза можно научиться обращать процесс — уничтожать те раковые клетки, которые устойчивы к лекарствам, вызывающим апоптоз (другой вариант программированной гибели, при котором клетка сама распадается на отдельные апоптотические тельца).

У поглощающей (энтозной) клетки образуется вырост плазматической мембраны — складка, которая захватывает другую клетку. Затем плазматическая мембрана смыкается вдоль складки, и внедряющаяся клетка оказывается внутри энтозной вакуоли, где удерживается с помощью специализированных контактов — десмосом. Вскоре мембрана, из которой состоит вакуоль, начинает изменяться: в ней исчезают белки десмосом, но появляются белки, которые нужны для слияния с лизосомами — органеллами, которые впоследствии расщепят белки внедрившейся клетки. Внутри внедрившейся клетки тоже активируются лизосомы, и их становится больше. В результате внедрившаяся клетка разрушается и погибает. Продукты, которые образуются при расщеплении белков, ДНК, липидов, полисахаридов и прочих молекул внедрившейся клетки, могут служить дополнительным питанием для энтозной клетки.

Авторы выяснили, что процесс энтоза состоит из пяти стадий. Переход от одной стадии к другой сопровождается изменением геометрических форм энтозной и внедрившейся клеток и некоторых мембранных органелл (аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы). Ученые выделяли стадии по форме внутренней клетки, структуре ее ядра и по состоянию цитоплазмы обеих клеток.

Ученые также показали, что в реализации программы энтоза важную роль играют аппарат Гольджи, входящие в состав цитоскелета микротрубочки и актиновые микрофиламенты (нити из белка актина, которые присутствуют во всех эукариотических клетках). Доказано, что экспериментальное разрушение этих трех компонентов препятствует внедрению одной клетки в другую, но не останавливает деградацию уже внедрившейся клетки. Это значит, что эти компоненты не участвуют в заключительных этапах энтоза. Данный принцип гибели одной клетки внутри другой работает в субстрат-зависимых культурах — клетках, которые растут и делятся в культуре только при контакте с плотной поверхностью, такой как стекло или пластик.

«Мы продемонстрировали, что энтоз возможен не только при росте клеток в суспензионном состоянии (во взвеси жидкой среде), но и при прикреплении их к субстрату и друг к другу. Мы впервые обнаружили стадийность этого процесса и возможность воздействия на определенные стадии», — рассказала один из авторов статьи Галина Онищенко, доктор биологических наук, заведующий кафедрой клеточной биологии и гистологии биологического факультета МГУ.

Ученые исследовали раковые клетки эпидермоидной карциномы и клетки аденокарциномы человека. Для выделения энтозных клеток авторы использовали иммуноцитохимическое и цитохимическое окрашивание, а наблюдение за ними осуществили при помощи митроскопических методов. Так, кроме стандартного светового микроскопа, ученые использовали видеомикроскопию — световую микроспопию с видеоусилением, с помощью которой определили некоторые количественные параметры препарата.

Флуоресцентная микроскопия позволила исследовать отдельные клетки. С помощью конфокального микроскопа можно получить «виртуальные срезы» клетки, из которых создается её трехмерная модель. Исследования на сканирующем и трансмиссионном электронных микроскопах, использующие сфокусированный пучок электронов, взаимодействующий с образцом, позволили получить увеличенные изображения объекта и его химический состав. Также ученые использовали корреляционную микроскопию, которая соединяет в себе методы световой и электронной микроскопии, что важно для биомедицинских исследований.

Чтобы найти способ запустить энтоз с помощью химиотерапевтических воздействий, учёным необходимо доказать его возможность при взаимодействиях клеток друг с другом и с субстратом, а также понять, как одни клетки внедряются в другие. Возможность запуска процесса энтоза важна в тех случаях, когда опухолевые клетки устойчивы к веществам, вызывающим апоптоз. Авторы отмечают, что они продолжают исследовать явление энтоза при ряде химиотерапевтических воздействий. Это позволит в будущем учитывать вклад энтоза в процессы усиления опухолевой прогрессии и в развитие резистентности опухолевых клеток к химиотерапевтическим препаратам.

«Результаты работы показывают, что стадийность энтоза включает в себя последовательные изменения различных структурных и функциональных характеристик энтозной и внедряющейся клеток. Это в дальнейшем позволит определить механизмы перехода от одной стадии энтоза к другой и найти способы управления данным вариантом программированной клеточной гибели», — заключила Галина Онищенко.

Исследования проходили в рамках проекта «Ноев ковчег» (при поддержке Российского научного фонда), а его результаты были опубликованы в журнале Scientific Reports.

29 февраля, 2024
Лишайники будут выделять больше парниковых газов при изменении климата
Красноярские ученые впервые обнаружили, что лишайники, растущие на живых деревьях, при повышении в...
29 февраля, 2024
Как смочить полимер: перспективы пучково-плазменных технологий
Исследователи из МФТИ, ОИВТ РАН и ИБХФ им. Н. М. Эмануэля РАН при учас...