Акулы могут раскрыть механизм развития заболеваний шеи у человека

Новое понимание того, как позвонки шеи слоновых акул естественным образом срастаются, может помочь исследователям разобраться, что идёт не так при развитии шеи у людей, страдающих от определённых заболеваний.

В исследовании, опубликованном в журнале PLoS One, учёные из Австралийского института регенеративной медицины (ARMI) Университета Монаша, Университета Кёртина, Музея естественной истории в Лондоне и Австралийского синхротрона изучили, как формируется сросшаяся шея у слоновых акул.

У людей с синдромом Клиппеля — Фейля позвонки шеи срастаются, но у современных акул и скатов, а также у некоторых ископаемых панцирных рыб — плакодерм — шея, заключённая в костную структуру, является нормой.

Ведущий исследователь, доктор Катрин Буавер (ARMI), отметила, что понимание того, как эта сросшаяся шея формируется в норме, может стать первым шагом к пониманию нарушений в развитии шеи у людей при заболевании.

"У некоторых видов животных часть тела имитирует то, что мы видим при человеческом заболевании. Эти виды известны как 'эволюционные мутанты', и их анализ даёт беспрецедентный доступ к информации о здоровой особи. Мы лучше понимаем, как развиваются эти морфологии и какие пути развития (гены и их сети) задействованы в их формировании. Эти знания могут помочь нам лучше понять заболевание у людей".

Исследователи выращивали слоновых акул из яиц, отложенных в неволе на полуострове Морнингтон (Виктория). Их окрашивали для изучения сросшейся шеи, называемой синкаркуалем, и визуализации развития хряща и мышц. Также были проанализированы окаменелости плакодерм, что дало детальные данные для сравнения с современными животными.

С помощью микроскопической визуализации на Австралийском синхротроне учёные обнаружили, что шейные позвонки у слоновой акулы и плакодерм развивались нормально и срастались только позже, после вылупления из яйца. Скаты, по-видимому, демонстрируют сходную картину, что позволяет предположить, что это может быть общим нормальным состоянием для позвоночных.

Это противоречит прежнему убеждению, что сросшаяся шея формируется из-за того, что отдельные позвонки не образуются на ранних стадиях развития.

Доктор Буавер заявила, что следующий шаг — глубже изучить гены, ответственные за это сращение у акул, и применить эти знания к заболеваниям позвоночника человека.

Способ развития синкаркуля у плакодерм и акул наиболее похож на человеческое заболевание фибродисплазию оссифицирующую прогрессирующую, при котором мягкие ткани медленно превращаются в кость — пациенты рождаются с нормальным скелетом, а сращение происходит впоследствии.

"У акул нет настоящей кости — вместо неё у них есть твёрдый тип хряща, называемый призматическим кальцифицированным хрящом, — и мы пока до конца не понимаем, происходит ли сращение позвонков из-за чрезмерного развития хряща или же мягкая ткань между позвонками превращается в хрящ, что приводит к сращению. Подобные 'метапластические' преобразования позвоночника наблюдались у выращенного на фермах лосося, и новые захватывающие исследования начинают распутывать гены, участвующие в этих преобразованиях. Наша цель — сделать то же самое для слоновых акул, скатов и ромбовых скатов".

"В целом, мы приближаемся к пониманию того, как сросшаяся шея развивается в норме или в стрессовых условиях (как в случае с фермерским лососем) у ряда позвоночных, стоящих у истоков нашей родословной".