Воздействие недавно открытых «руптобластов», обнаруженных у плоских червей, приводит к выделению соединений, которые убивают соседние клетки за считанные минуты.
Недавно обнаруженные иммунные клетки, получившие название «руптобласты», при активации взрываются, выбрасывая токсичные вещества, способные привести к гибели окружающих клеток буквально за считанные минуты. Обнаружившие эти клетки ученые утверждают, что этот процесс, который они назвали «руптозом», по всей видимости, представляет собой новую форму клеточной гибели, значительно отличающуюся от других известных типов. Результаты, опубликованные на днях в журнале Cell, «очень интересны и заставляют задуматься», — говорит исследователь клеточной смерти Кристофер Саросиек. Хотя другие формы клеточной смерти похожи, ни одна из них не является полностью идентичной, отмечает он, «что делает руптоз новым явлением».
Авторы наткнулись на эти клетки, изучая вид плоских червей-планарий (Schmidtea mediterranea). Планарии давно интересуют ученых благодаря своим удивительным регенеративным способностям — одна планария, разрезанная на множество кусочков, может вырасти в новых червей. У них отсутствуют антитела, но при регенерации они все же вызывают мощный иммунный ответ против патогенов. Биолог Бо Ван и его коллеги заинтересовались тем, как эти черви справляются с задачами иммунитета, и начали изучать их на клеточном уровне.
В ходе ранних наблюдений исследователи были сбиты с толку тем, что они увидели под микроскопом: клетки, которые, казалось, быстро исчезали, оставляя вокруг себя «ничейную землю», усыпанную мертвыми клетками. Убедившись, что то, что они наблюдали, не было артефактом, исследователи назвали исчезающие клетки «руптобластами» и приступили к их изучению. Они обнаружили, что руптоз, по-видимому, запускается белком активином — широко изученным гормоном, связанным с дифференцировкой клеток и иммунной сигнализацией. Когда руптобласт обнаруживает активин, кальций из внутренних запасов клетки быстро накапливается вдоль цитоскелета. Это создает сильный градиент кальция между внутренней и внешней средой клетки, что может привести к взрыву руптобластов менее чем через две минуты после обнаружения активина. В условиях in vitro руптоз одной клетки убивал до 70 окружающих клеток: бактерий, планарий и клетки млекопитающих, включая клетки человека. «Скорость и полнота разрушения клеток очень удивили нас», — рассказал Ван.
Существует множество способов гибели клеток и руптоз, по-видимому, отличается от них. Например, в заранее запрограммированном процессе, называемом апоптозом, клетки постепенно разрушаются, что помогает поддерживать здоровье тканей. Другие клетки гибнут из-за внутреннего накопления железа — это процесс, называемый ферроптозом. В отличие от руптоза, эти процессы, как правило, требуют прямого контакта между клетками или занимают несколько часов. Однако Саросиек отмечает, что руптоз имеет некоторое сходство с формой гибели клеток, называемой пироптозом, при которой иммунные клетки обнаруживают патогены или повреждения и распадаются, выделяя провоспалительные соединения.
Свойства вещества, вызывающего гибель клеток в руптобластах, пока не выяснены, хотя предварительные данные позволяют предположить, что это, вероятно, белок небольшого размера. Когда ученые механически разрушали клетки в среде, лишенной активина, окружающие клетки не погибали, что свидетельствует о том, что активин вызывает какие-то изменения внутри руптобластов. Помимо попыток идентифицировать токсическое вещество, ученые ищут доказательства наличия руптобластов в других организмах. Исследователи обнаружили генетические маркеры клеток, похожих на руптобласты, у других «двусторонних» животных — то есть животных, обладающих двусторонней симметрией, — таких как другие плоские черви и черви из группы кольчатых червей, к которой относятся и земляные черви. Полученные результаты позволяют предположить, что руптобласты имеют древнее происхождение и сохранились у всех базальных двусторонних животных — группы, в которую входит множество регенерирующих видов. Эта связь дала ученым новую рабочую гипотезу. «Мы полагаем, что планарии и другие регенерирующие животные терпят эти клетки, поскольку могут себе позволить такой механизм, — говорит Ван. — Им легко вмешаться и устранить последствия разрушения, быстро создав новые клетки».
