1 August 2023, 22:00 Анна Солдатенко

Макрофаги после контакта с мертвыми соседями способствуют образованию рубцов

После повреждения тканей сразу запускаются защитные механизмы, призванные сначала минимизировать ущерб, а затем полностью закрыть дефект. Так, большую роль играет воспалительная реакция. Она необходима для защиты от патогенов и потенциально опасных агентов, а также запуска фазы пролиферации — активного деления клеток, — которая в большинстве случаев происходит путем образования молодой соединительной ткани. В это время в месте дефекта в больших количествах собираются (мигрируя и делясь) фибробласты, синтезирующие внеклеточный матрикс (ВКМ) — своего рода каркас ткани. Часть из них дифференцируется в миофибробласты, способные активно сокращаться, быстро передвигаться и вырабатывать еще больше компонентов ВКМ. Далее следует фаза ремоделирования, когда миофибробласты, выполнившие свою роль, погибают, а внеклеточный матрикс реорганизуется при помощи специальных веществ. В конечном счете дефект закрывается новой тканью, часто малофункциональным соединительнотканным рубцом. Если рубец разрастается, возникает патологическое состояние фиброз.

Макрофаги, которые могут быстро передвигаться и активно захватывать патогены и даже куски клеток, не только очищают рану, но и способны влиять на активность фибробластов. Так, в зависимости от окружения они изменяются, то есть приобретают определенные фенотипы. Классически активированные (М1) проявляют провоспалительную и противомикробную активность, тогда как альтернативно активированные (М2 с буквами, обозначающими подтипы) обладают противовоспалительной и репаративной — и все за счет разных выделяемых соединений. Макрофаги, поглощающие погибшие путем «самоубийства», то есть апоптотические, клетки продуцируют специфический набор биологически активных веществ. Последние, как предполагается, способны инициировать профиброзный ответ, способствующий пролиферации фибробластов и их дифференцировке в миофибробласты. Вместе с тем, точно не известно, как именно такие макрофаги-«поедатели» влияют на развитие фиброза. В своей новой работе новосибирские ученые решили это выяснить.

Чтобы избежать действия других факторов и сосредоточиться именно на макрофагах, авторы проводили эксперименты на клеточных культурах. Учитывая, что процесс восстановления тканей запускается воспалением, макрофаги дифференцировали из моноцитов крови (своего рода часовые, бросающиеся на борьбу с чужеродными агентами) в присутствии специальных факторов, имитирующих условия в реальной ране. Далее получившиеся культуры взаимодействовали с апоптотическими клетками, что привело к их изменению в фенотип М2 — именно их исследователи тестировали в дальнейших экспериментах.

Полученные данные показали, что макрофаги, активированные умирающими клетками, обладали чертами М2-подобного фенотипа, поскольку в них были активны соответствующие гены-маркеры и они выделяли специфические сигнальные молекулы-цитокины. С другой стороны, были и достаточно заметные отличия в уровнях ряда интерлейкинов, что свидетельствует об их уникальном функциональном фенотипе.

Хотя и обычные, и «апоптозные» макрофаги продемонстрировали способность стимулировать деление и дифференцировку фибробластов в миофибробласты, только последние еще и усиливали выработку коллагена. Также авторы обнаружили, что полученная ими популяция превосходила обычные макрофаги М1 и М2 по уровням тканевых ингибиторов металлопротеиназ. Эти соединения подавляют активность ферментов, разрушающих ВКМ (это важно в том числе и на фазе ремоделирования). В результате матрикс накапливается, а значит, возрастают риски возникновения фиброза.

Макрофаги-«поедатели» апоптотических клеток также выделяли большие, чем другие макрофаги, количества VEGF и особенно ангиогенина. Эти вещества являются важными факторами, способствующими прорастанию в новую ткань кровеносных сосудов, а еще они играют важную роль в развитии фиброза, способствуя синтезу коллагена и повышая активность фибробластов.

Полученные данные в целом свидетельствуют о том, что активированные апоптотическими клетками макрофагиin vitro проявляют профиброзную активность, способствуя пролиферации, дифференцировке и синтезу коллагена дермальными фибробластами. В дальнейшем они могут стать мишенью в регенеративной медицине: например, с их помощью можно ускорить заживление раны, а затем «погасить» их и с помощью иных механизмов запустить ремоделирование ткани по пути восстановления природных функциональных структур.

News article publications

Read also

Синаптамид из печени кальмара способен снизить воспаление в почках при ишемии
Ученые показали, что вещество, выделенное из печени дальневосточного кальмара, снижает воспаление в почках при ишемии — нарушении кровоснабжения органа. Благодаря этому соединение потенциально можно будет использовать при лечении болезней почек.
Cell Biology
Immunology
Marine biology
16 March 2024
Мутации в белках PIDD1 и RAIDD помогут в лечении нейродегенеративных заболеваний
Ученые проанализировали исследования, посвященные нейродегенеративным заболеваниям, таким как болезнь Альцгеймера, Хантингтона и деменция с тельцами Леви, и выяснили, какую роль в них играют три белка ПИДДосомного комплекса, запускающего процесс программируемой гибели клеток. Так, мутации в двух из них — PIDD1 и RAIDD — приводят к аномалиям в развитии мозга, а избыток третьего — каспазы-2 — способствует появлению патологических белков в нервной ткани. Работа может использоваться при создании новых лекарственных препаратов для лечения нейродегенеративных заболеваний.
Cell Biology
Neuroscience
Regenerative medicine
6 October 2023
Процесс миграции иммунных клеток стал более «прозрачным»
Ученые разработали методику, с помощью которой можно в режиме реального времени наблюдать за миграцией нейтрофилов сквозь стенки сосудов. Этот процесс происходит в организме человека при повреждении тканей или инфекциях и позволяет иммунным клеткам добираться до очага воспаления. Полученные данные позволят лучше понять процессы, протекающие на самых начальных этапах воспаления на клеточном уровне.
Biomedicine
Cell Biology
Immunology
15 August 2023
Биологи предложили новый взгляд на роль врожденного иммунитета в жизни и смерти
Он может убить своего хозяина и таким образом, как предположили ученые, защитить от гибели целую популяцию
Cell Biology
Immunology
21 January 2022
Аллергическую реакцию можно снизить, воздействуя на энергетические станции клетки
Ученые МГУ имени М. В. Ломоносова показали, как можно бороться с аллергией при помощи митохондриальных антиоксидантов. Эти вещества помогли предотвратить высвобождение из тучных клеток веществ, запускающих аллергическую реакцию.
Biochemistry
Cell Biology
Immunology
Pharmacology
29 November 2021
Исследованы кишечные бактерии, мешающие иммунной системе бороться с раком кожи
Ученые выяснили, что в зависимости от того, какие бактерии населяют кишечник человека, его иммунная система по-разному реагирует на иммунотерапию при раке кожи. Так, если в микрофлоре большинство бактерий склонны к «альтруизму» — то есть они делятся с хозяином витаминами, аминокислотами и другими полезными веществами, — иммунотерапия поможет больному победить рак. Если же микроорганизмы, наоборот, «эгоистично» поглощают такие соединения, придется искать другие методы лечения. Открытие поможет индивидуально прогнозировать эффективность иммунотерапии для каждого пациента.
Bacteriology
Cancer Research
Immunology
24 March 2024