Мини-кишки обнаруживают решающие силы, которые формируют слизистую оболочку кишечника - СТРОИТЕЛЬСЬВО. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПОЛЫ
31.07.2021

Мини-кишки обнаруживают решающие силы, которые формируют слизистую оболочку кишечника

Используя миниатюрные кишки, выращенные в чашке, и 3D-биофизическое моделирование, исследователи FMI и их сотрудники обнаружили силы, которые придают стенке кишечника классический вид щетинок. Полученные данные могут помочь понять, как кишечник принимает форму в процессе развития и как этот процесс идет не так при болезни.

Подобно миниатюрным строителям, клетки организуют построение трехмерных тканей и органов во время эмбрионального развития. Чтобы понять правила, управляющие ростом и восстановлением этих сложных структур, лидер группы FMI Приска Либерали и ее команда анализируют крошечные копии органов – трехмерные кластеры клеток, известные как «органоиды», которые выглядят и функционируют почти как их полноразмерные аналоги.

Органоиды кишечника, полученные из отдельных клеток , способны образовывать сложную структуру, организованную в виде пальцевидных выступов, называемых ворсинками, и микроскопических ямок, известных как крипты. Эта структура анатомически и функционально соответствует слизистой оболочке кишечника и окружает заполненную жидкостью полость, называемую просветом, которая имитирует внутреннюю часть кишечника, по которой перемещается переваренная пища. Ученые знали, что слизистая оболочка кишечника выглядит как щеточка: ворсинки обеспечивают огромную площадь поверхности для всасывания питательных веществ в кровоток, а крипты содержат стволовые клетки кишечника , которые отвечают за постоянную регенерацию слизистой оболочки кишечника. Однако, по словам Либерали, неясно, как формируется эта характерная форма.

Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, Цютань Ян, постдок из группы Либерали, и ее коллеги из Института науки и технологий Австрии решили объединить биофизические модели с анализом органоидов кишечника. Их результаты, опубликованные сегодня в журнале Nature Cell Biology , раскрывают физические силы, формирующие эпителий кишечника, предполагая, что жидкость из просвета может способствовать изгибу слизистой оболочки кишечника. «Когда люди говорят о силах в тканях, основное внимание уделяется механическому напряжению, а не потоку воды», – говорит Ян. «Наше исследование показывает, что жидкости могут играть очень важную роль в формировании тканей».

Приведение в форму

Во-первых, исследователи изучили органоиды кишечника под микроскопом, когда сферические скопления клеток выпирали наружу, образуя почки, имитирующие кишечные крипты. В криптах сторона клеток, обращенная к просвету, известная как апикальная сторона клетки, уменьшилась в размерах. В то же время, как выяснили ученые, уменьшился объем просвета.

Чтобы проверить различные механические сценарии того, как крипты принимают форму, исследователи разработали трехмерные биофизические модели, которые они сравнили с изображениями, полученными на микроскопе. Единственной правдоподобной моделью оказалась модель, в которой образование крипт происходит по мере изгиба ткани и увеличения ее толщины.

Действительно, когда исследователи протестировали эту компьютерную модель с использованием органоидов кишечника, они обнаружили, что белок под названием миозин II, близкий родственник белка, который заставляет наши мышцы сокращаться, увеличивался на апикальной стороне клеток крипт по мере того, как сферические органоиды расширялись и отпочковывались. Но в соседних структурах крипт, которые имитируют ворсинки кишечника, миозин II накапливается на стороне клеток, обращенной от просвета, известной как базальная сторона клетки.

«Миозин выше апикально в криптах и ​​базально в ворсинах», – говорит Ян. Это говорит о том, что клетки крипт и ворсинок должны «работать вместе», чтобы гарантировать успешное формирование ткани, добавляет она. «Это замечательная координация».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *