O proteină de legătură celulară facilitează eliminarea celulelor moarte
O proteină care unește celulele și țesuturile a fost descoperită având o funcție surprinzătoare: ajută celulele epiteliale, care formează un strat continuu sigilat, să înghită celulele moarte din apropiere.
Deșeurile celulelor moarte reprezintă una dintre principalele cauze ale inflamației, astfel că descoperirea cercetătorilor de la Centrul pentru Reglementare Genomică (CRG) din Barcelona ar putea oferi indicii noi pentru înțelegerea afecțiunilor inflamatorii cronice.
Studiul, publicat în jurnalul Nature Communications, se concentrează asupra complexului E-cadherin, care constă din E-cadherin și alte trei proteine. Acestea colaborează pentru a lega celulele care tapetează pielea, intestinele și căile respiratorii, oferind suport structural care împiedică destrămarea țesuturilor. Fiecare celulă din aceste țesuturi epiteliale se leagă de E-cadherin de pe suprafața celulei din vecinătate.
Un grup condus de Verena Ruprecht a studiat epiteliile în peștișori-zebre și embrioni de șoareci vii, descoperind că acest mecanism se activează exact în momentul în care o celulă moartă intră în contact cu celulele sănătoase.
Cercetătorii s-au întrebat dacă proteina și partenerii săi se prind de celula moartă așa cum o fac de vecinii lor. Au realizat două experimente. În primul, au oferit țesutului celule moarte care nu aveau E-cadherin, iar țesutul a eliminat aceste celule la fel de eficient ca pe cele normale. În al doilea experiment, au oferit celule picături de grăsime care nu conțineau nicio proteină, dar aveau un semnal pe care celulele moarte îl afișează pe suprafața lor. Acestea au fost, de asemenea, înghițite.
„Am fost încântați să descoperim că celulele epiteliale își reutilizează mecanismul de adeziune moleculară – ‘lipiciul’ care le ține împreună – pentru a înghiți celulele moarte,” a declarat Ruprecht.
Celulele care înghit sunt blocate într-o barieră care trebuie să rămână etanșă, astfel că a se învârti în jurul unei celule reprezintă o dificultate reală.
Imaginile obținute au arătat că celulele reușesc să facă acest lucru deoarece suprafețele superioară și inferioară ale unei celule se comportă independent. Partea de jos a celulei se întinde și se învârte în jurul unei celule moarte, în timp ce partea opusă, care se îndreaptă spre lumea exterioară sau spre un spațiu deschis, rămâne nemișcată și continuă să formeze o barieră etanșă. Când cercetătorii au măsurat suprafața superioară a unei celule înainte, în timpul și după procesul de înghițire, zona a rămas aproape neschimbată, în timp ce suprafața de jos s-a deformat semnificativ în timpul procesului de ‘mâncare’.
Ruprecht compară această acțiune cu o linie de dansatori care se țin de brațe, ale căror părți superioare rămân stabile, în timp ce picioarele își fac treaba, trecând de la un pas simplu la ceva mult mai energic odată ce o celulă moartă apare. „Este același dansator cu o coreografie diferită,” afirmă ea.
Studiul a analizat și detaliile fine ale muncii mecanice a celulelor implicate. Una dintre proteinele ce fac parte din complexul E-cadherin a acționat ca o frânghie, legând asamblarea de scheletul intern al celulei, astfel încât forța să poată fi transmisă pe suprafața țintei pentru a o înghiți. Celulele care nu aveau proteina de legare sau care îi lipseau partea specifică care se leagă de schelet nu mai erau capabile să înghită celule moarte.
O altă proteină a acționat ca o frână pentru motorul contractil al celulei. În mod neașteptat, dacă această frână este eliminată, celula devine prea rigidă pentru a-și îndeplini sarcina și nu reușește să elimine celulele moarte.
Echipa a testat apoi dacă acest mecanism există și la mamifere. La embrioni de șoareci, blocarea E-cadherin a lăsat celulele moarte nerefăcute, conform observațiilor făcute pe peștișori-zebre, indicând că mecanismul este comun vertebratelor.
Studiul continuă cercetările anterioare ale lui Ruprecht care arătau că embrionii folosesc epiteliile pentru a elimina celulele moarte în mod cooperativ, o formă de răspuns imun inițial.
Embrionii au fost utilizați atât atunci, cât și acum din motive practice. Aceștia sunt transparenți și oferă o fereastră în dinamica celulelor și țesuturilor în viu, la o rezoluție care nu poate fi atinsă în corpul uman.
Deși studiul actual explică cum embrionii elimină celulele moarte, rămâne o întrebare deschisă pentru cercetările viitoare, dacă același mecanism funcționează în peștișorii-zebre adulți sau în șoareci, sau în orice tip de țesut uman.
Este de remarcat că epiteliile din corpul adult sunt deja cunoscute că elimină celulele moarte din retină, colon, căile respiratorii și glanda mamară. E-cadherin este prezent în epiteliile din întregul corp, iar structura sa a suferit foarte puține modificări de-a lungul speciilor, ceea ce o face un candidat probabil pentru un mecanism utilizat pe scară mai largă în epiteliile.
Dacă se confirmă, interesul clinic se îndreaptă spre ceea ce se întâmplă când eliminarea eșuează. Celulele moarte lăsate în loc se descompun și se scurg, provocând inflamație cronică. Ceea ce adaugă acest studiu este că eliminarea celulelor este atât o chestiune de a primi semnalele chimice corecte pentru a înghiți deșeurile apoptotice, cât și de a putea să se deformeze fizic în timpul acestei acțiuni, păstrându-se intacte atât ele, cât și țesutul din jur.
„Studiul mecanismelor prin care celulele moarte pot fi îndepărtate eficient din țesuturi este de o relevanță foarte mare pentru sănătatea umană,” a concluzionat Ruprecht.
