Нормальный мочевой пузырь (показано зеленым) имеет защитный барьер (показано красным), который защищает нижележащие ткани от воздействия содержимого мочи. Эпителий мочевого пузыря без Dnmt-1 поврежден и имеет сломанный барьер (отмечено белыми стрелками). Клетки Вольфова протока замещают поврежденный эпителий мочевого пузыря и восстанавливают непрерывную линию защитного слоя.
Мочевой пузырь способен к самопочинке. Если он поврежден из-за инфекции либо травмы, он способен быстро восстановиться с помощью специальных клеток в его слизистой, которые восстанавливают ткань и создают непрерывный барьер, защищающий от вредных веществ в моче.
Новое исследование на мышах исследователей Университета Школы ветеринарной медицины Висконсина-Мэдисон показало впервые, что не мочепузырные клетки близлежайшей анатомической структуры, которая называется Вольфов проток, могут тоже быть полезными. Вольфов проток способен отдавать клетки, которые мигрируют в мочевой пузырь, приобретают характеристики клеток мочевого пузыря и помогают восстановить функции органа.
«Мы видели, как эти клетки приходят и компенсируют потерю клеток мочевого пузыря», рассказывает Дия Джозеф (Diya Joseph), автор нового исследования.
Удивительная находка заключает в себе важное влияние на потенциальное лечение болезней мочевого пузыря и на качество жизни пациентов, страдающих от нарушений функций этого органа, включая мочевую инконтиненцию.
«Здоровье мочевой системы так широко центися, но все еще остается табуированной темой», - рассказывает руководитель нового проекта, профессор Чад Везина (Chad Vezina). Он добавляет, что это табу тормозит прогресс.
В новом исследовании команда ученых исследовала роль специфического гена ДНК метилтрансфераза 1 (DNA methyltransferase 1, Dnmt1). Этот ген модифицирует поведение клеток во время развития мочевого пузыря и уретры у эмбрионов мышей. Убрав его, ученые смогли лучше понять роль, которую играет этот ген при формировании мочевыделительной системы.
«Из всех систем организма, мочевой тракт имеет самые высокие риски врожденных мальформаций», - объясняет проф.Везина.
Ученые показали, что дисактивация гена Dnmt1 запускала масштабную гибель клеток мочевого пузыря и уретры у эмбрионов, истощала клетки-предшественники, необходимые для починки эпителия, и нарушала выделение уроплакинов - специфических белков клеточных мембран уротелия, важных для создания защитного барьера слизистой мочевого пузыря.
Клетки Вольфова протока (показаны розовым) двигаются в эпителий уретры и мочевого пузыря у мышиного Dnmt1-мутированного эмбриона.
«Эти клетки-предшественники, формирующиеся на ранних стадиях развития, чинят мочевой пузырь после травм в дальнейшей жизни. Если их убрать, целостность слизистой мочевого пузыря утрачивается», - объясняет Джозеф.
Несколько слоев специализированной ткани в мочевом пузыре, эпителий, действуют как внутренний барьер против продуктов распада мочи, которые иначе попадали бы в организм либо вызывали воспаление.
«В мочевом пузыре много нервов, и если вы нарушаете барьерный слой, вещества могут доставать до нервов – они оказываются обнаженными, чего не должно быть. Хорошим примером может быть, если у вас когда-нибудь была инфекция мочевых путей, тогда вы знаете, как это болезненно и мучительно. Это происходит из-за повреждения защитной слизистой вашего мочевого пузыря», - объясняет Везина.
Неожиданно исследователи обнаружили, что при дисактивации Dnmt1 у мышей, клетки эпителия Вольфова протока мигрировали в мочевой пузырь, трансформировались внешне и вели себя, как клетки мочевого пузыря и восстанавливали выделение уроплакинового барьера.
Это похоже на запрос помощи у соседних пожарных команд при крупном пожаре. «Орган говорит «Я нуждаюсь в помощи», и соседние клетки приходят, чтобы оказать поддержку».
Теперь команда работает для идентификации специфических триггеров, которые приводят в действие такую защиту, а также возможностей использовать эти триггеры для лечения мочевого пузыря, включая операции по замене мочевого пузыря и созданию нео-блэддеров.
«Вы можете созвать пожарные расчеты из соседних частей, но нужен капитан, который скажет пожарным, что делать», - говорит Везина. «Мы должны выяснить, какие команды отдают капитаны, чтобы клетки начали выполнять новые обязанности».
Исследователи хотят узнать, какие сигналы подает эпителий мочевого пузыря, что запускает репрограммирование клеток Вольфова протока. «Эти сигналы могли бы быть использованы для конвертации стволовых клеток в мочепузырные, и тогда можно было бы использовать эти клетки для создания артифициального мочевого пузыря».
Ученые отмечают, что подобные отношения взаимовыручки могут существовать и между другими органами, что открывает новые горизонты для исследований. «Теперь, когда исследователи пытаются выяснить пути регенерации и починки тканей, нам более не нужно думать только об одном специфическом органе. Мы исследовали мочевой пузырь, но это может происходить где-нибудь и в другом месте».
Исследование: «In vivo replacement of damaged bladder urothelium by Wolffian duct epithelial cells», Diya B. Joseph et al. Proceedings of the National Academy of Sciences (2018). DOI: 10.1073/pnas.1802966115
- Подпись автора
Не спрашивай, по ком звонит колокол: он звонит по тебе © (Джон Донн)