Эпителиальные клетки образуют внешние барьеры организма, препятствующие проникновению микробов, токсинов и других вредных веществ. Однако эти защитные клетки постоянно подвергаются угрозам, в том числе микробным инфекциям. Некоторые бактерии вырабатывают порообразующие токсины, которые могут действовать как микроскопические сверла, пробивая плазматическую мембрану клетки. Если эти поры не будут быстро восстановлены, клетки могут потерять жизненно важное содержимое, получить внутренние повреждения и в конечном итоге погибнуть. Поэтому то, как эпителиальные клетки восстанавливают повреждения мембраны, вызванные токсинами, важно для понимания того, как ткани противостоят бактериальным атакам.
Чтобы выяснить, как клетки реагируют на такие повреждения, ученые из Университета Дзюнтендо сосредоточились на сигнальной системе, включающей 12-HHT, биоактивный липидный медиатор, и BLT2, рецептор, обнаруженный преимущественно на эпителиальных клетках. Они исследовали, как передача сигналов липидными медиаторами способствует восстановлению плазматической мембраны и защищает клетки от повреждений, приводящих к разрушению мембраны. Исследование было опубликовано в журнале Journal of Cell Biology.
Ученые использовали эпителиальные клетки легких человека, эпителиальные клетки почек собаки и первичные эпидермальные кератиноциты кожи мыши, сравнив клетки с естественной, повышенной экспрессией BLT2 или без нее. Они вызывали повреждение мембран с помощью пневмолизина, стрептолизина О, α-гемолизина или дигитонина и оценивали степень повреждения мембран, утечку веществ и выживаемость клеток с помощью микроскопии, флуоресцентных красителей для оценки целостности мембран, анализа высвобождения лактатдегидрогеназы и тестов на жизнеспособность.
Для анализа клеток и внеклеточных везикул использовалась электронная микроскопия. Команда провела эксперимент в условиях отсутствия кальция, измерила уровень 12-гидрокситетрагидротестерона с помощью жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии, а также использовала ингибиторы, воздействующие на BLT2, Rac1, полимеризацию актина, кислотную сфингомиелиназу и выработку 12-гидрокситетрагидротестерона.
Выяснилось, что BLT2 помогает эпителиальным клеткам выживать после повреждения их мембран. В таких условиях клетки с усиленной передачей сигналов BLT2 демонстрировали меньшую утечку через мембрану, менее заметные повреждения, лучшее состояние митохондрий и более высокую выживаемость. Клетки, в которых отсутствовал BLT2, с большей вероятностью разрывались и погибали. BLT2 оказывал положительное влияние при воздействии всех протестированных токсинов. «Результаты указывают на то, что ось 12-гидрокситетрагидротестостерон/BLT2 является ранее не признанным регулятором клеточной реакции на повреждение плазматической мембраны,» — делится доктор Чи.
BLT2 не препятствует прикреплению токсинов к клетке. Вместо этого он помогает клеткам реагировать на повреждение. Приток кальция через отверстия в мембране запускает выработку 12-гидрокситетрагидрона, который активирует BLT2 и запускает два основных процесса восстановления. Во-первых, BLT2 помогает клеткам отделять поврежденные участки мембраны, в том числе поры, через которые проникают токсины, в крошечные пузырьки, называемые внеклеточными везикулами. Во-вторых, BLT2 активирует Rac1, который реорганизует актин, внутренний поддерживающий каркас клетки, чтобы укрепить и восстановить поврежденную клетку. Блокирование высвобождения везикул или восстановления актина под действием Rac1 устраняет защитный эффект BLT2.
Доктор Чи отмечает: «Выявив, что путь 12-HHT/BLT2 регулирует восстановление плазматической мембраны, мы показали, что помимо воздействия на патоген или токсин можно также повысить способность клеток-хозяев противостоять повреждению мембраны и восстанавливать ее». В долгосрочной перспективе эти знания могут способствовать разработке терапевтических подходов, направленных на организм хозяина, для лечения инфекционных заболеваний и других состояний, связанных с повреждением плазматической мембраны.
Таким образом, сигнальный путь 12-гидрокситетрагидрофолат/BLT2 помогает эпителиальным клеткам удалять поврежденную мембрану, восстанавливать внутреннюю структуру и выживать при бактериальной атаке. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на то, как клетки защищают себя после того, как их первая линия обороны — плазматическая мембрана — оказывается нарушена.
