Исследователи из Цюрихского университета обнаружили идентичность ниши стволовых клеток толстой кишки. В нише находятся особые клетки, которые активируют стволовые клетки прилегающего эпителия кишечника и отвечают за его постоянное обновление. Без сигнала активации эпителий погибает. Если он постоянно активирован, развиваются ранние стадии рака. Открытие помогает улучшить наши представления о раке и воспалении кишечника.
Кишечник человека постоянно обновляется. Один в толстой кишке – последний 1.5 метров желудочно-кишечного тракта – 10 миллиардов эпителиальных клеток заменяются каждый день. Кишечный эпителий – это слой клеток, который образует выстилку как тонкой, так и толстой кишки и отвечает за поглощение питательных веществ. Процесс регенерации управляется стволовыми клетками, которые находятся в небольших складках эпителия (криптах), где они контактируют с другими клетками, которые производят сигналы, необходимые для запуска регенерации. Ключевой активирующий сигнал, поддерживающий стволовые клетки, называется "Wnt".
Стволовые клетки толстой кишки погибают без передачи сигналов
Группа исследователей UZH, включая Конрада Баслера из Института молекулярных наук о жизни, открыла клетки, ответственные за передачу активирующего сигнала стволовым клеткам. Эти так называемые Gli1-положительные клетки окружают крипты в эпителии и тем самым образуют нишу стволовых клеток. Ученые провели исследования на мышах, чтобы продемонстрировать, что эти клетки играют важную роль в формировании и восстановлении кишечного эпителия. "Если Gli1-положительные клетки элиминируются или не могут секретировать белки Wnt, сигнал активации теряется. Следовательно, стволовые клетки толстой кишки, а также эпителий погибнут, и организм погибнет," говорит Basler.
Длительная постоянная активация приводит к раку толстой кишки
Насколько важна сбалансированная регуляция кишечного эпителия, становится очевидным, когда стволовые клетки постоянно делятся. Если передача сигналов Wnt чрезмерно стимулируется, стволовые клетки делятся неконтролируемым образом. "У мышей с мутациями в сигнальных путях Wnt развиваются полипы, из которых позже развивается рак толстой кишки," добавляет молекулярный биолог. То же самое и с людьми.
Клетки ниши также отвечают за восстановление тканей
В дальнейших тестах исследователи изучили поведение клеток в нише стволовых клеток в ответ на воспаление толстой кишки. В этой ситуации теряется намного больше эпителиальных клеток, чем у здоровых животных. Таким образом, потребность в новых клетках выше, поскольку ткань необходимо не только поддерживать, но и восстанавливать. Исследователи заметили, что количество Gli1-положительных клеток значительно увеличилось в ответ на воспаление толстой кишки. "Таким образом, обнаруженные нами клетки необходимы не только для здоровых организмов, но и для восстановления поврежденного кишечного эпителия," говорит Basler. Таким образом, открытие и описание ниши стволовых клеток толстой кишки имеет отношение к целому ряду кишечных заболеваний, от воспаления до рака.