Белок кожи Piezo1 контролирует рост тканей через механическое напряжение
Исследователи из Johns Hopkins Medicine обнаружили, что белок Piezo1 регулирует рост кожи, определяя её растяжение и координируя необходимые для роста метаболические и иммунные изменения. Результаты, опубликованные 25 июля в Nature Communications, могут помочь в разработке неинвазивных методов создания новой кожи для лечения ожогов и травм, требующих пересадки.
Хотя известно, что умеренное физическое напряжение (например, при развитии организма или беременности) стимулирует рост кожи, а чрезмерное — приводит к повреждениям, молекулярные механизмы этого процесса оставались неясными.
Роль белка Piezo1
Piezo1 — это механотрансдукторный белок, преобразующий физическое воздействие в биологические сигналы. Его высокая концентрация в коже указывала на возможную роль в регуляции роста.
Эксперименты на мышах
Используя метод пространственной транскриптомики, учёные проанализировали экспрессию генов в образцах кожи мышей через 14, 32 и 70 дней после растяжения. В растянутых образцах были значительно повышены показатели, связанные с:
- Растяжением (в 2.1 раза)
- Ангиогенезом (в 1.4 раза)
- Стрессовыми гранулами (в 1.4 раза)
Активность иммунных клеток и повышенные показатели указали на системный ответ на механическое напряжение. Один из задействованных путей — TGF-beta — регулирует функции иммунной системы и рост клеток.
Манипуляции с активностью Piezo1
Активация: Обработка кожи мышей активатором Piezo1 (Yoda1) ускорила воспалительные и метаболические процессы, что привело к увеличению:
Площади поверхности кожи на 130%
Веса кожи на 120%
Толщины эпидермиса на 130%
"Выключение" гена: У мышей с удалённым Piezo1 наблюдалось снижение:
Площади поверхности кожи в 0.9 раза
Веса кожи в 0.84 раза
Толщины эпидермиса в 0.80 раза
Значение и перспективы
Исследование впервые демонстрирует ключевую роль Piezo1 в регуляции молекулярных изменений, необходимых для роста кожи в ответ на механический стресс. Это открытие может усовершенствовать методы реконструктивной хирургии, заменив трудоёмкие и рискованные подходы (например, силиконовые экспандеры). В дальнейшем команда планирует изучить применимость результатов к человеческому организму.