Vědci odhalili podivný a chaotický nový způsob, jak se zraněné buňky mohou uzdravit.
Kromě známých procesů, jako je programovaná buněčná smrt a kontrolovaná recyklace, vědci zjistili, že buňky mohou najednou „zvracet“ své vnitřní stroje a čistí se, aby se resetovaly do stavu podobného kmenovým buňkám. Tato zkratka, nazývaná katartocytóza, urychluje regeneraci, ale zanechává odpad, který může podnítit chronický zánět a rakovinu.
Skryté buněčné očištění
Když jsou buňky poškozeny, aktivují řadu pečlivě kontrolovaných odpovědí na opravu poškození. Patří mezi ně známá rutina sebezničení, která odstraňuje mrtvé nebo vadné buňky, spolu s nedávno rozpoznanou schopností stárnutí buněk vrátit se do mladšího stavu, aby mohly znovu vybudovat zdravou tkáň.
V nové studii využívající myši odhalili vědci z Washington University School of Medicine v St. Louis a Baylor College of Medicine další léčivou strategii, která dosud nebyla vidět. Tým identifikoval buněčné očištění, které pomáhá poškozenému buňkám rychle resetovat do formy podobné kmenovým buňkám. Pojmenovali tento nově popsaný proces CathartocytózaKreslení z řeckých slov znamená buněčné čištění.
Zjištění, zveřejněná v Buněčné zprávypřišel z experimentů o poranění žaludku. Použitím tohoto modelu byli vědci schopni prozkoumat, jak buňky uspějí nebo selhávají při opravě sebe sama po poškození infekcí nebo zánětlivým onemocněním.
Buněčný čištění s twistem
„Po zranění je úkolem buňky opravit toto zranění. Ale zralé buněčné stroje buněk pro svou normální práci se dostane do cesty,“ řekl první autor Jeffrey W. Brown, MD, PhD, docent medicíny v divizi gastroenterologie ve Washu Medicine. „Tato buněčná čištění je tedy rychlým způsobem, jak se zbavit tohoto stroje, aby se rychle mohla stát malou primitivní buňkou schopnou proliferovat a opravit zranění. Tento proces jsme identifikovali v GI traktu, ale máme podezření, že je také relevantní v jiných tkáních.“
Brown porovnával katartocytózu s „zvratem“ buněčným odpadem, zkratkou, která umožňuje buňce vyčistit nepořádek a soustředit se na přestavbu tkáně rychleji, než by mohla prostřednictvím pomalejšího, krok za krokem rozpadu odpadu.
Zkratky však často přicházejí s nevýhodou. Vědci poznamenávají, že katartocytóza je rychlá, ale nepořádná, což by mohlo vysvětlit, proč některé léčebné procesy selhávají, zejména během dlouhodobého zranění. Pokud proces pokračuje nekontrolovaný, jako během infekce, může to vést k chronickému zánětu a pokračujícímu poškození buněk, což je podmínky, které vytvářejí úrodnou půdu pro rakovinu. Nahromadění samotného vyloučeného odpadu může také sloužit jako marker pro sledování nebo detekci rakoviny, uvedli vyšetřovatelé.
Nový buněčný proces
Vědci identifikovali katartocytózu v rámci důležité regenerační odpovědi zvané paligenóza, která byla poprvé popsáno v roce 2018 podle vedoucího autor současné studie, Jason C. Mills, MD, PhD. Nyní na Baylor College of Medicine začal Mills tuto práci, zatímco on byl členem fakulty v divizi gastroenterologie ve Washu Medicine a Brown byl postdoktorandským výzkumníkem ve své laboratoři.
Při paligenóze se poškozené buňky posunuly od jejich normálních rolí a podstoupily proces přeprogramování do nezralého stavu a chovaly se jako rychle dělící kmenové buňky, jako se to děje během vývoje. Původně vědci předpokládali, že k poklesu buněčného aparátu v rámci přípravy na toto přeprogramování dochází zcela uvnitř buněčných kompartmentů zvaných lysosomy, kde se odpad trápí pomalým a obsaženým procesem.
Od propuštěných trosek k objevu
Od začátku však vědci všimli trosek mimo buňky. Zpočátku to odmítli jako nedůležité, ale čím více vnější odpad, který viděli ve svých raných studiích, začalo Browna mít podezření, že se děje něco úmyslného. Použil model poškození žaludku myši, který spustil přeprogramování zralých buněk do stavu kmenových buněk najednou, což zřejmé, že „zvracení“ odezva – nyní se odehrává ve všech žaludečních buňkách současně – byla rysem paligenózy, nikoli chyby. Jinými slovy, proces zvracení nebyl jen náhodným únikem sem a tam, ale nově identifikované standardní způsob, jakým se buňky chovaly v reakci na zranění.
Ačkoli zjistili, že se během paligenózy objevily katartocytózu, vědci uvedli, že buňky by mohly potenciálně používat katartocytózu k odpadu odpadu v jiných znepokojivějších situacích, jako je dávání zralých buněk, které schopnost začít působit jako rakovinné buňky.
Nevýhodou velikosti
Zatímco nově objevený proces katartocytózy může pomoci poškozené buňky probíhat paligenózou a regenerovat zdravější tkáň rychleji, kompromis přichází ve formě dalších odpadních produktů, které by mohly podnítit zánětlivé stavy, což ztěžuje chronická zranění a koreluje se zvýšeným rizikem rozvoje rakoviny.
„V těchto žaludečních buňkách je paligenóza – reverze do stavu kmenových buněk pro hojení – riskantní proces, zejména nyní, když jsme v ní identifikovali potenciálně zánětlivé snižování katartocytózy,“ řekl Mills. „Tyto buňky v žaludku jsou dlouhodobé a stárnoucí buňky získávají mutace. Pokud se mnoho starších mutovaných buněk vrátí do stavů kmenových buněk ve snaze opravit zranění-a zranění také často podněcují zánět, například během infekce-existuje zvýšené riziko získávání, udržování a rozšíření škodlivých mutací, které se vedou k rakovině, protože se vynásobí takové buňky.“
Infekce, zánět a rakovina
Je zapotřebí více výzkumu, ale autoři mají podezření, že katartocytóza by mohla hrát roli při zachování zranění a zánětu Helicobacter pylori infekce ve střevech. H. Pylori je typ bakterií, o nichž je známo, že infikují a poškozují žaludek, způsobují vředy a zvyšují riziko rakoviny žaludku.
Zjištění by také mohla poukazovat na nové léčebné strategie pro rakovinu žaludku a možná na další rakoviny GI. Spolupracovník Brown a Washu Medicine Koushik K. Das, MD, docent medicíny, vyvinul protilátku, která se váže na části buněčného odpadu vypuštěného během katartocytózy, což poskytuje způsob, jak detekovat, kdy se tento proces může probíhat, zejména ve velkém množství. Tímto způsobem může být katartocytóza použita jako marker prekancerózních států, které by mohly umožnit včasnou detekci a léčbu.
Vedení hojení bez poškození
„Pokud budeme lépe porozumět tomuto procesu, mohli bychom vyvinout způsoby, jak pomoci povzbudit hojivou reakci, a možná v souvislosti s chronickým poškozením blokovat poškozené buňky podstupující chronickou katartocytózu přispívající k tvorbě rakoviny,“ řekl Brown.
Reference: „Cathartocytóza: Jettisoning buněčného materiálu během přeprogramování diferencovaných buněk“ Jeffrey W. Brown, Xiaobo Lin, Gabriel Anthony Nicolazzi, Xuemei Liu, Thanh Nguyen, Megan D. Radyk, Joseph Burclaff a Jason C. Mills, 30. července 2025, 30. července, 30. července 2025, Buněčné zprávy.
Doi: 10.1016/j.celrep.2025.116070
Tato práce byla podporována Národní zdravotní ústavy (NIH), čísla grantů K08DK132496, R21AI156236, P30DK052574, P30DK056338, R01DK105129, R01CA239645, F31DK136205, K99GM159354 a F31CA236506; Ministerstvo obrany, číslo grantu W81XWH-20-1-0630; Americká gastroenterologická asociace, čísla grantu AGA2021-5101 a AGA2024-13-01; a studentské stipendium Philip a Sima Needleman v regenerativní medicíně. Obsah je pouze odpovědností autorů a nemusí nutně představovat oficiální názory NIH.
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
