Стволовые клетки поедают старых соседей

Ежедневно у нас исчезают миллиарды клеток: они отработали своё, накопили массу повреждений, и, чтобы не доставлять неприятностей окружающим, им хорошо бы погибнуть. У клеток есть специальные программы самоуничтожения, кроме того, есть другие клетки, которые их в прямом смысле съедают. Это, во-первых, иммунные клетки, задача которых – целенаправленно искать состарившиеся и умирающие клетки и клеточные обломки. Тут важно уточнить, что такой работой должны заниматься не всякие иммунные клетки, а особая их разновидность под названием макрофаги: они убирают клеточный мусор, не поднимая большой тревоги и не принимая естественную клеточное старение и гибель за опасную болезнь.

Во-вторых, поеданием старых клеток занимаются некоторые другие типы клеток, среди которых есть и стволовые. Про стволовые клетки мы знаем, что они должны постоянно делиться – их потомки, приобретая специализацию, заменяют собой те самые старые клетки, которые вышли из строя. Но бывает, когда стволовая клетка чувствует рядом собой состарившуюся и умирающую, она входит в режим уборки, после чего возвращается к обычным стволовым обязанностям. На самом деле, такое поведение клеток известно уже довольно давно, просто некоторые детали процесса оставались от нас скрыты. В недавней статье в Nature сотрудники Рокфеллеровского университета и Йельского университета описывают молекулярно-клеточные подробности того, как стволовые клетки распознают тех, кого надо съесть, и почему они вообще занимаются подобными вещами.

Эксперименты ставили с мышиными клетками волосяных фолликулов, или волосяных луковиц. Волосяной фолликул – это место, из которого растут волосы, в нём живут клетки самых разных типов, в том числе и стволовые. Они активны не всё время: у фолликула есть фаза активного роста (анаген), затем следует фаза окончания активного роста и дегенерации (катаген) – нижняя часть волосяного фолликула (луковицы) ужимается и волос отключается от кровоснабжения. Третья фаза – телоген, фаза отдыха: волосяной фолликул ничего не делает, волос же какое-то время остаётся в волосяной сумке, а потом выпадает. Дальше цикл повторяется.

Часть стволовых клеток погибает в фазу дегенерации (катаген) – их съедают другие стволовые клетки. Поведение стволовые поедателей управляется двумя определёнными белками – транскрипционными факторами. Тут нет ничего необычного: любое поведение любой клетки зависит от того, насколько у неё активны те или иные гены, то есть насколько активно информация из генов, то есть из ДНК, копируется в РНК. Перенос информации с ДНК в РНК называется транскрипцией, а управляют ей разнообразные транскрипционные факторы.

Здесь важно, какие именно сигналы ловят сами транскрипционные факторы перед тем, как активировать конкретный ген. В данном случае факторы «стволового поедания» чувствуют молекулярные послания одновременно от здоровых клеток и от умирающих. Мы говорили, что в старых клетках активируются программы самоуничтожения, и одна из самых известных таких программ – апоптоз. Апоптотические клетки выбрасывают из себя разные молекулы, в том числе особые липиды, которые здоровые клетки не выделяют. Здоровые же стволовые клетки волосяного фолликула выделяют ретиноевую кислоту.

Сигнал от здоровых соседей каждая отдельная стволовая клетка чувствует всегда. Но когда к ретиноевой кислоте присоединяются липиды от апоптотических клеток, то стволовая клетка настраивается на фагоцитоз – теперь она готова физически поглотить то, что останется от апоптотической клетки. (А убирать такие остатки необходимо: пусть самоуничтожающаяся клетка всё делает аккуратно и по правилам, от неё всё-таки что-то остаётся.) Со временем старых клеток становится всё меньше, липидный сигнал слабеет, остаётся только ретиноевый, и стволовые клетки переключаются из поедательного-фагоцитирующего режима в обычный стволовой.

Иммунные макрофаги, которые обычно считаются главными уборщиками клеточно-молекулярного мусора, тоже чувствуют сигналы апоптотических клеток, но именно в волосяных фолликулах они перемещаются медленно, и если полагаться только на них, то уборка мусора займёт несколько дней. Убирать же его нужно поскорее: эксперименты показали, что кожа в принципе начинает себя плохо чувствовать, если у стволовых клеток отключить способность поедать старых соседей. Без стволовых поедателей мусора накапливается столько, что даже макрофаги не могут с ним справиться. Поэтому вполне целесообразно, что мусороуборочные свойства есть у самих стволовых клеток: пусть они неподвижны, но то, что у них под боком, они съедят довольно быстро. Вполне возможно, что они извлекают пользу из чужих липидов, белков, нуклеиновых кислот и пр., которые успели поглотить – в конце концов, всё это можно использовать в собственном хозяйстве. Не исключено, что у стволовых клеток других органов и тканей есть похожие свойства, и что состояние этих органов и тканей зависит от умения местных стволовых клеток вовремя съедать своих соседей, но подобные предположения надо проверять новыми экспериментами.