Matične celice, ki so skupne za sočasni razvoj srca in pljuč, pojasnjujejo prilagajanje življenja

Torek, 23. julij 2013. - V novem članku, objavljenem ta teden v reviji Nature, ekipa z Medicinske šole Perelman na Univerzi v Pensilvaniji v Združenih državah Amerike dokazuje, da je pljučna vaskulatura, krvne žile, ki povezujejo srce do pljuč se razvije tudi v odsotnosti pljuč. Miše, pri katerih je razvoj pljuč zaviran, imajo še vedno pljučne krvne žile, kar je raziskovalcem razkrilo, da so srčni potomci ali matične celice bistvenega pomena za kardiopulmonalni sočasni razvoj.
Razvoj prilagoditev za življenje na zemlji že dolgo zmede biologe, ki vedo, da je sočasni razvoj kardiovaskularnega in pljučnega sistema nedavna evolucijska prilagoditev življenju zunaj vode, torej povezovanje delovanje srca s funkcijo izmenjave plinov v pljučih, ki je eden najnovejših organov, ki se je razvil pri sesalcih in je nedvomno najpomembnejši za kopensko življenje.
Koordinirano zorenje celic teh dveh sistemov je prikazano med embrionalnim razvojem, ko primitivne potomče pljučne celice štrlijo v primitivne celice srčnih potomcev, ko se oba organa vzporedno razvijata in tvorita kardiopulmonalni obtok. O molekularnih signalih, ki vodijo hkratni razvoj, in o tem, kako lahko skupna potomca za oba organa vpliva na patologijo povezanih bolezni, kot je pljučna hipertenzija, je malo znanega.
Pennova ekipa, ki jo je vodil Edward E. Morrisey, profesor medicine in celične in razvojne biologije ter znanstveni direktor Pennovega inštituta za regenerativno medicino, je identificirala populacijo multipotentnih kardiopulmonalnih mezodermnih celic, ki so jih poimenovali CPP, ki jih lahko razlikujemo med številnimi druge zgodnje embrionalne celice z izražanjem dobro preučene signalne molekule, Wnt2.
"Sprašujemo se, ali so te potomče celice sposobne ustvariti srce in pljuča - pravi Morrisey. - Naši podatki kažejo, da so pred razvojem pljuč pozitivne celice Wnt2 in pomagajo pri usklajevanju sočasnega razvoja pljuč in srca z ustvarjanjem celic v obe tkivi. "
Vprašanje, kako se pljuča razvija in poveže s srčno-žilnim sistemom, že vrsto let intrigira ekipo laboratorija Morrisey. "Za vse, ki so preučevali anatomijo večine kopenskih živali, je očitno, da sta srce in pljuča tesno povezana. To se kaže tudi v klinični medicini, kjer se v mnogih krajih, vključno s Medicinsko šolo Perelman, katerega oddelek za kardiovaskularno medicino je bil nekoč znan kot Oddelek za kardiopulmonalno medicino, «pravi Morrisey.
Morriseyjev laboratorij je začel z raziskovanjem in postavil nekaj preprostih vprašanj: kako se razvijata pljuča in srce in kateri so kritični signali, ki uravnavajo ta proces? Do preboja pri tem delu je prišlo, ko je skupina označila izrazni vzorec gena Wnt2.
"Wnt2 se izrazi na edinstvenem mestu v zgodnjem zarodku, natančno med začetkom srca in cevjo črevesa, od koder bo nastala pljuča, " je dejal ta znanstvenik. To je avtorjem omogočilo izdelati modelni sistem pri miših, katerih kardiopulmonarna anatomija je zelo podobna človeškemu, in raziskali, ali bi WT2 pozitivne celice lahko usklajevale sočasni razvoj srca in pljuč.
S sledenjem tej celični liniji so pokazali, da celice Wnt2 ustvarijo posamezne klone, ki posledično tvorijo tako srce kot pljučno tkivo, vključno s kardiomiociti in celicami krvnih žil, kot so gladke žilne mišice. Tako so odkrili, da so CPP sposobni ustvariti veliko večino vrst zgodnjih embrionalnih celic v srcu in pljučih. Te študije so tudi pokazale, da so različne celične proge v pljučih povezane, na primer, da imajo žilne gladke mišice in dihalne poti skupno pljučno celico v pljučih.
Razvoj CPP je urejen z izražanjem drugega dobro znanega proteina, imenovanega "jež", ki je potreben za pravilno povezavo pljučne vaskulature s srcem. Te študije kažejo, da „jež“, ki ga izražajo tudi zgodnje pljučne celice pljuč, pomaga spodbujati CPP, da se diferencira v glavno mišično komponento pljučne vaskulature.
Te ugotovitve identificirajo novo populacijo močnih več kardiopulmonarnih potomcev, ki usklajujejo sorazvoj srca in pljuč, kar je potrebno za prilagajanje zemeljskemu obstoju. Poleg tega imajo pomembne posledice tudi za bolezni, ki prizadenejo oba organa, na primer pljučno hipertenzijo, saj ni jasno, ali je pljučna hipertenzija predvsem pljučna bolezen ali če obstajajo tudi intrinzične okvare srca ali srca in ožilja.
Identifikacija CPP bi lahko zagotovila pomembne podatke o pljučni hipertenziji in drugih boleznih z identifikacijo skupne potomčeve celice za oba organa. Prihodnje študije se bodo osredotočile na to, ali obstaja CPP v kardiopulmonalnem sistemu za odrasle in ali igrajo vlogo odziva pljuč in srca na poškodbo ali bolezen.
Vir: www.DiarioSalud.net