Studiul relevă modul în care forțele de împingere și tragere influențează formarea vaselor de sânge
Cum se formează vasele de sânge pentru a asigura organismul cu oxigen și nutrienți? O echipă de cercetători de la Universitatea din Basel a descoperit un mecanism esențial prin care celulele se unesc pentru a construi noi vase de sânge. Studiul lor arată cum forțele de împingere și tragere permit segmentelor individuale ale vaselor să se conecteze și să formeze un vas de sânge continuu.
Pentru a furniza organismului sânge, miliarde de celule trebuie să fie organizate într-o rețea vasculară ramificată. Procesul de formare a vaselor de sânge se bazează pe crearea unor tuburi goale, care conțin un lumen continuu, prin care sângele poate circula ulterior. Modificările de formă ale celulelor endoteliale și coordonarea precisă a mișcărilor lor în acest proces au fost până acum doar parțial înțelese.
Folosind imagistica de înaltă rezoluție în pești-zebră, cercetătorii, conduși de Markus Affolter și Heinz-Georg Belting de la Biozentrum, au elucidat acum acest proces în detaliu fără precedent. Rezultatele lor, publicate în revista eLife, demonstrează pentru prima dată întreaga secvență de evenimente prin care lumenele adiacente se conectează și fuzionează într-un vas de sânge continuu.
Formarea vaselor de sânge este determinată de joncțiunile celulare. În timpul dezvoltării vasculare, celulele endoteliale rămân conectate între ele prin joncțiuni celulare. Aceste joncțiuni trebuie să fie suficient de stabile pentru a menține integritatea peretelui vasului, dar și suficient de dinamice pentru a permite celulelor să se rearanjeze.
Lucrările anterioare ale echipei au arătat că protuberanțele specializate ale membranei, cunoscute sub numele de lamelipodii bazate pe joncțiuni (JBL), formează marginea frontală a celulelor endoteliale și sunt responsabile pentru rearanjamentele acestora. Studiul nou arată pentru prima dată care forțe mecanice permit celulelor să se extindă și să se conecteze între ele în timpul acestui proces.
Procesul începe atunci când o protuberanță JBL se formează la vârful unei celule endoteliale, generând o forță de împingere care extinde celula înainte. La extremitatea sa, protuberanța acționează ca un ancoraj molecular care se atașează de celula vecină, legând cele două celule și stabilizând vasul de sânge în dezvoltare.
Ulterior, forțele de tragere intră în acțiune, trăgând spatele celulei înainte și prelungind-o treptat. Prin acest ciclu repetat de împingere și tragere, celulele avansează asemănător cu un vierme de mătase, extinzând progresiv lumenul.
„Am descoperit că molecula VE-cadherin îndeplinește două funcții distincte”, afirmă Heinz-Georg Belting. „Ea nu doar că acționează ca un «lipici» care menține celulele endoteliale împreună și păstrează stabilitatea peretelui vasului, dar joacă și un rol activ în mișcarea celulelor. De asemenea, am fost surprinși de cât de remarcabil de plastice sunt aceste celule. Ambele, stabile și extrem de flexibile în același timp.”
Studiul oferă prima descriere detaliată a modului în care celulele endoteliale își coordonează joncțiunile celulare și demonstrează că atât forțele de împingere, cât și cele de tragere sunt esențiale pentru formarea vaselor de sânge continue. Deoarece aproape toate organele se dezvoltă în interacțiune strânsă cu sistemul vascular, o mai bună înțelegere a formării vaselor de sânge avansează, de asemenea, cunoștințele noastre despre dezvoltarea organelor.
„Vasele de sânge sunt mult mai mult decât simple linii de aprovizionare”, spune Belting. „Ele însoțesc dezvoltarea aproape fiecărui organ. A înțelege cum se formează vasele de sânge înseamnă a înțelege un aspect fundamental al formării organelor.”
Pe termen lung, aceste descoperiri ar putea ajuta cercetătorii să dezvolte organoizi și alte țesuturi cultivate în laborator cu vase de sânge funcționale, care sunt condiții esențiale pentru replicarea fidelă a dezvoltării organelor naturale în cercetare și medicină regenerativă.
