Неожиданная роль жира в судьбе мышечных стволовых клеток
Учёные впервые показали, что жир внутри взрослых мышечных стволовых клеток регулирует их судьбу.
«Никто раньше не наблюдал такой динамики липидных капель в этих мышечных стволовых клетках, поэтому это открытие очень захватывающее», — сказал профессор Шихуан Куанг, руководивший исследованием. «Обнаружить, что они играют такую важную роль в судьбе стволовых клеток, — замечательно. Это имеет потенциальные последствия для мышечных заболеваний, старения и животноводства».
Клетки содержат различные виды жира (липиды), которые необходимы для производства энергии, состава клеточной мембраны и химической сигнализации. Специальные структуры, называемые липидными каплями, безопасно хранят этот клеточный жир.
Исследователи обнаружили, что количество этих капель значительно меняется в отдельной клетке и варьируется от клетки к клетке, а не существует как статичный пул ресурсов. Количество капель также регулирует, во что превращаются стволовые клетки.
Это открытие, наряду с новыми данными о роли липидов в других типах стволовых клеток (включая раковые), позволяет предположить, что жир может быть вовлечён в гораздо больше процессов, чем считалось ранее. Результаты опубликованы в журнале Cell Reports.
Роль липидных капель в мышечных стволовых клетках
Команда изучала сателлитные клетки — популяцию стволовых клеток, ответственных за развитие, рост и регенерацию мышц. У взрослых эти клетки находятся в состоянии покоя до тех пор, пока не произойдёт повреждение. Затем они начинают делиться, и часть дочерних клеток становится мышечными клетками (процесс дифференцировки), а другие возвращаются в состояние покоя (процесс самообновления).
Исследование показало:
- Клетки с большим количеством липидных капель продолжали делиться или дифференцировались в мышечные клетки.
- Клетки с меньшим количеством капель возвращались, чтобы пополнить запас покоящихся стволовых клеток.
- Во время самообновления клетки каким-то образом избавляются от липидных капель, и в состоянии покоя их не содержат.
При активации капли появляются. При каждом делении клетки липидные капли распределяются не всегда поровну между дочерними клетками. Это асимметричное распределение приводит к разделению судеб клеток на самообновление или дифференцировку.
«Эта динамика липидных капель критически важна для поддержания здорового баланса клеток», — пояснил Куанг. «Нам нужны новые мышечные клетки для восстановления, но мы не хотим, чтобы стволовые клетки делились бесконтрольно, как это происходит при раке. Истощение липидных капель действует как тормоз, останавливающий неконтролируемую пролиферацию».
Эксперименты и будущие исследования
Открытие было сделано случайно, когда постдок Фэн Юэ заметил динамику липидных капель в стволовых клетках во время рутинного окрашивания.
Команда использовала скелетные мышечные стволовые клетки в культуре и модель мыши, чтобы определить функцию липидных капель. Они блокировали образование капель, а затем блокировали их использование.
«Результаты были поразительными: как слишком много, так и слишком мало липидных капель нарушали гомеостаз судьбы стволовых клеток», — сказал Юэ. «Это говорит о том, что в будущем мы, возможно, сможем стимулировать регенеративную функцию стволовых клеток, манипулируя динамикой липидных капель в сателлитных клетках».
Куанг планирует продолжить изучение роли липидных капель в восстановлении мышц: «Мы ещё не до конца понимаем регуляторы и медиаторы липидных капель в мышечных стволовых клетках. Возможно, существуют вторичные метаболиты, образующиеся при деградации липидных капель, которые также важны. Эти жиры могут быть гораздо больше, чем просто источник энергии для клетки».