Как медузы восстанавливают функциональные щупальца за считанные дни
Медузы вида Cladonema размером примерно с ноготь на мизинце могут регенерировать ампутированное щупальце за два-три дня — но как? Регенерация функциональных тканей у разных видов, включая саламандр и насекомых, зависит от способности образовывать бластему — скопление недифференцированных клеток, которые могут восстанавливать повреждения и превращаться в недостающий придаток. Медузы, наряду с другими книдариями, такими как кораллы и морские анемоны, обладают высокими способностями к регенерации, но то, как они формируют критическую бластему, до сих пор остается загадкой.
Исследовательская группа из Японии обнаружила, что стволоподобные пролиферативные клетки, которые активно растут и делятся, но еще не дифференцируются в определенные типы клеток, появляются в месте повреждения и помогают сформировать бластему. Результаты были опубликованы в научном журнале PLOS Biology.
«Важно, что эти стволоподобные пролиферативные клетки в бластеме отличаются от резидентных стволовых клеток, локализованных в щупальцах», — сказал автор исследования Юичиро Накадзима из Токийского университета. «Пролиферативные клетки, специфичные для восстановления, в основном способствуют формированию эпителия — тонкого внешнего слоя — вновь сформированного щупальца».
По словам Накадзимы, резидентные стволовые клетки, существующие внутри щупальца и рядом с ним, ответственны за создание всех клеточных линий во время гомеостаза и регенерации, то есть они поддерживают и восстанавливают любые клетки, необходимые в течение жизни медузы. Пролиферативные клетки, специфичные для восстановления, появляются только в момент повреждения.
«Вместе резидентные стволовые клетки и пролиферативные клетки, специфичные для репарации, обеспечивают быструю регенерацию функционального щупальца в течение нескольких дней», — сказал Накадзима, отметив, что медузы используют свои щупальца для охоты и питания.
По словам соавтора исследования Сосуке Фудзиты, это открытие дает представление о том, как исследователи понимают, как образование бластемы различается у разных групп животных.
«В этом исследовании наша цель состояла в том, чтобы изучить механизм образования бластемы, используя щупальце книдарии Cladonema в качестве регенеративной модели у небилатерий или животных, которые не формируются двусторонне — или лево-право — во время эмбрионального развития», - сказал Фудзита, пояснив, что эта работа может дать понимание с эволюционной точки зрения.
Саламандры, например, — двусторонние животные, способные к регенерации конечностей. Их конечности содержат стволовые клетки, ограниченные потребностями определенного типа клеток, и этот процесс, по-видимому, действует аналогично пролиферативным клеткам, специфичным для восстановления, наблюдаемым у медуз.
«Учитывая, что пролиферативные клетки, специфичные для репарации, являются аналогами ограниченных стволовых клеток в конечностях двусторонней саламандры, мы можем предположить, что образование бластемы пролиферативными клетками, специфичными для репарации, является общей особенностью, независимо приобретаемой для сложной регенерации органов и придатков в ходе эволюции животных», — сказал Фудзита.
Однако клеточное происхождение пролиферативных клеток, специфичных для репарации, наблюдаемых в бластеме, остается неясным, и исследователи говорят, что доступные в настоящее время инструменты для изучения происхождения слишком ограничены, чтобы выяснить источник этих клеток или идентифицировать другие, различные стволоподобные клетки.