ERK-сигнализация — молекулярный переключатель между рубцеванием и регенерацией тканей
Исследователи из лаборатории Керстин Бартшерер (Оснабрюкский университет, ранее Институт Хубрехта) и Эшли Сайферт (Университет Кентукки) изучили колючих мышей, обладающих выдающейся регенеративной способностью, чтобы понять, почему одни животные регенерируют утраченные ткани после травмы, а другие — нет. Они сравнили и модулировали реакции на повреждение у этих мышей и у обычных лабораторных мышей, у которых травма приводит к рубцеванию. Это выявило, что ERK-сигнализация является ключевым молекулярным переключателем между рубцеванием и регенерацией.
Результаты исследования, опубликованные 26 апреля в журнале Science Advances, предполагают, что модуляция ERK-сигнализации потенциально может использоваться для стимуляции регенерации в клинических условиях.
Сравнение регенерации у двух видов мышей
Колючие мыши близкородственны обычным лабораторным мышам, но обладают способностью к регенерации сложных тканей, которой лишены лабораторные мыши. Чтобы изучить это, исследователи провели стандартные проколы ушей у обоих видов.
- У колючей мыши отверстие в ухе полностью зажило в течение месяца.
- У лабораторной мыши отверстие не зажило, образовался рубец.
Сравнение молекулярных ответов на травму выявило разницу в активности сигнального белка ERK.
- ERK изначально активировался в ранах у обоих видов.
- Однако у лабораторной мыши эта активность быстро терялась.
- У колючей мыши активация ERK сохранялась дольше.
Роль ERK в регенерации
Поздняя активация ERK оказалась параметрально важной для успешной регенерации уха колючей мыши, поскольку ингибирование ERK предотвращало восстановление ткани.
Чтобы проверить, достаточно ли стимуляции поздней активности ERK для улучшения регенерации, исследователи имплантировали в ухо нерегенерирующей лабораторной мыши крошечные бусины, пропитанные активаторами белка ERK. Локальное высвобождение этих факторов привело к активации пути ERK в поврежденной ткани.
Результат: имплантация бусин вызвала контролируемый рост ткани, активацию клеточного цикла и образование волосяных фолликулов — все это признаки истинного регенеративного ответа.
Выводы и перспективы
Исследование показывает, что плохие регенераторы (как лабораторные мыши) не полностью утратили способность к восстановлению тканей. Активация таких факторов, как ERK, обладает потенциалом для стимуляции регенерации в условиях, обычно ведущих к рубцеванию.
Важно, что повышенная активность ERK на поздних стадиях также наблюдалась при повреждениях кожи спины и сердца у колючих мышей.
«Тот факт, что паттерн активации высоко схож в других органах, указывает на то, что пролонгированная ERK-сигнализация может быть общей чертой регенерирующих тканей», — говорит руководитель группы Керстин Бартшерер.
Это открывает возможность того, что модуляция активации ERK потенциально может предотвращать или обращать вспять образование рубцов и у других видов, включая человека, однако для подтверждения этого необходимы дальнейшие исследования.