Как медузы восстанавливают функциональные щупальца за несколько дней
Маленькая медуза вида Cladonema (размером с ноготь) может регенерировать ампутированное щупальце за два-три дня. Ключевым для регенерации у многих видов (саламандр, насекомых) является формирование бластемы — скопления недифференцированных клеток, способных восстановить повреждение и вырасти в утраченную часть тела.
Хотя медузы и другие стрекающие (кораллы, актинии) обладают высокой способностью к регенерации, механизм образования у них бластемы оставался неясным.
Исследовательская группа из Японии обнаружила, что в месте повреждения у медуз появляются стволоподобные пролиферативные клетки — активно растущие и делящиеся, но ещё не специализированные. Именно они помогают сформировать бластему.
Результаты опубликованы в PLOS Biology.
«Важно, что эти стволоподобные пролиферативные клетки в бластеме отличаются от резидентных стволовых клеток, расположенных в самом щупальце, — пояснил автор-корреспондент Юитиро Накадзима. — Клетки, специфичные для репарации, в основном формируют эпителий (тонкий внешний слой) нового щупальца».
По словам Накадзимы, резидентные стволовые клетки, существующие в щупальце и рядом с ним, отвечают за генерацию всех клеточных линий в процессе гомеостаза и регенерации. Клетки же, специфичные для репарации, появляются только в момент травмы.
«Вместе резидентные стволовые клетки и специфичные для репарации пролиферативные клетки позволяют быстро восстановить функциональное щупальце за несколько дней», — отметил Накадзима.
Первый автор работы, Сосуке Фудзита, добавил, что это открытие помогает понять, как формирование бластемы различается у разных групп животных. Исследование проводилось на медузе Cladonema как модели регенерации у небилатерий — животных, у которых в эмбриональном развитии не формируется билатеральная (лево-правая) симметрия.
«У саламандр (билатерий) в регенерации конечностей участвуют стволовые клетки, ограниченные в своей специализации. Этот процесс, по-видимому, аналогичен работе специфичных для репарации пролиферативных клеток у медуз, — сказал Фудзита. — Можно предположить, что формирование бластемы с помощью таких клеток — общая черта, независимо приобретённая в эволюции для регенерации сложных органов и конечностей».
Происхождение этих репаративных клеток пока не установлено. Для этого, как отмечают учёные, необходимы новые генетические инструменты, позволяющие отслеживать клеточные линии у Cladonema.
«В конечном счёте, понимание механизмов формирования бластемы у регенеративных животных, включая медуз, может помочь нам выявить клеточные и молекулярные компоненты, которые улучшат наши собственные регенеративные способности», — заключил Накадзима.