Ученые обнаружили в легких человека новый тип клеток

Ученые обнаружили совершенно новый тип клеток, скрывающихся в тонких ветвящихся проходах легких человека. Согласно новому исследованию, новооткрытые клетки играют жизненно важную роль в поддержании нормального функционирования дыхательной системы и могут даже вдохновить на создание новых методов лечения, чтобы обратить вспять последствия некоторых заболеваний, связанных с курением.

Новые клетки помогают поддерживать здоровье дыхательной системы.

Клетки, известные как секреторные клетки дыхательных путей (RAS), находятся в крошечных ветвящихся проходах, известных как бронхиолы, которые заканчиваются альвеолами, крошечными воздушными мешочками, которые обмениваются кислородом и углекислым газом с кровотоком. Новые клетки RAS похожи на стволовые клетки — клетки «чистого холста», которые могут дифференцироваться в любой другой тип клеток в организме — и способны восстанавливать поврежденные клетки альвеол и трансформироваться в новые.

Исследователи открыли клетки RAS после того, как все больше разочаровывались ограничениями использования легких мышей в качестве моделей дыхательной системы человека. Однако из-за определенных различий между ними ученые изо всех сил пытались заполнить некоторые пробелы в знаниях о человеческих легких. Чтобы лучше понять эти различия на клеточном уровне, команда взяла образцы легочной ткани здоровых доноров и проанализировала гены в отдельных клетках, которые выявили ранее неизвестные клетки RAS.

«Уже давно известно, что дыхательные пути легких человека отличаются от дыхательных путей мыши», — сказал Live Science старший автор Эдвард Морриси, профессор Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета, специализирующийся на респираторных системах. . «Но новые технологии только недавно позволили нам брать образцы и идентифицировать уникальные типы клеток».

Команда также обнаружила клетки RAS у хорьков, чья дыхательная система больше похожа на человеческую, чем у мышей. В результате исследователи подозревают, что большинство млекопитающих такого же или большего размера, вероятно, имеют клетки РАС в легких, сказал Морриси.

Клетки RAS выполняют две основные функции в легких. 

Во-первых, они выделяют молекулы, которые поддерживают жидкую выстилку вдоль бронхиол, помогая предотвратить коллапс крошечных дыхательных путей и максимизируя эффективность легких. 

Во-вторых, они могут действовать как клетки-предшественники для клеток альвеолярного типа 2 (AT2), особого типа альвеол, секретирующих химическое вещество, которое частично используется для восстановления других поврежденных альвеол. (Клетка-предшественник — это клетка, обладающая способностью дифференцироваться в клетки другого типа, подобно тому, как стволовые клетки дифференцируются в другие клетки.)

«Клетки РАС — это то, что мы назвали факультативными клетками-предшественниками, — сказал Морриси, — что означает, что они действуют как клетки-предшественники, а также играют важную функциональную роль в поддержании здоровья дыхательных путей».

© Penn Medicine News
Клетка RAS (слева) медленно трансформируется в клетку AV2 (справа) в культуре.

Исследователи считают, что клетки RAS могут играть ключевую роль в заболеваниях, связанных с курением, таких как хроническая обструктивная болезнь легких ( ХОБЛ ). По данным клиники Майо, ХОБЛ является результатом воспаления дыхательных путей внутри легких, которое может быть вызвано курением и, иногда, загрязнением воздуха. Воспаление дыхательных путей затрудняет поступление в легкие достаточного количества кислорода; в результате ХОБЛ имеет сходные симптомы с астмой. ХОБЛ также может привести к эмфиземе, при которой альвеолы ​​необратимо разрушаются, и хроническому бронхиту, длительному и интенсивному кашлю, обычно сопровождающемуся избытком мокроты. 

По данным Всемирной организации здравоохранения , ежегодно во всем мире от ХОБЛ умирает более 3 миллионов человек .

Теоретически клетки RAS должны предотвращать или, по крайней мере, облегчать последствия ХОБЛ путем восстановления поврежденных альвеол. Однако исследователи подозревают, что курение может повредить или даже полностью разрушить новые клетки, что приведет к возникновению таких заболеваний, как ХОБЛ.

Пациентам с ХОБЛ часто назначают противовоспалительные препараты или оксигенотерапию для облегчения симптомов. Однако это лишь временные решения, и они ничего не делают для устранения повреждения легких. Клетки RAS потенциально могут быть использованы для улучшения лечения или даже лечения ХОБЛ, если исследователи смогут должным образом использовать регенеративные свойства этих клеток.

«Мы действительно еще не знаем, может ли это открытие привести к потенциальному излечению от ХОБЛ», — сказал Морриси. «Однако, поскольку ХОБЛ — это заболевание, о котором мы очень мало знаем, любое новое понимание должно помочь ученым начать думать о новых терапевтических подходах, которые могут привести к улучшению лечения».

Исследование было опубликовано онлайн 30 марта в журнале Nature .

Дополнительная информация: Мария С. Бэзил и др. Дистальные отделы дыхательных путей человека содержат мультипотентные секреторные клетки, способные регенерировать альвеолы, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04552-0

Гарри Бейкер — штатный писатель Live Science из Великобритании. Он изучал морскую биологию в Эксетерском университете (кампус Пенрин) и после его окончания завел собственный блог «Морское безумие», который продолжает вести вместе с другими энтузиастами океана. Он также интересуется эволюцией, изменением климата, роботами, исследованием космоса, сохранением окружающей среды и всем, что окаменело. Когда он не на работе, его можно застать за просмотром научно-фантастических фильмов, игрой в старые игры про покемонов или бегом (вероятно, медленнее, чем ему хотелось бы).

Источник