Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, Йельского университета, Университета Помпеу Фабра и Испанского национального центра сердечно-сосудистых исследований выяснили, как ткани адаптируют способность к выведению отходов в соответствии со своими потребностями.
Сердечная мышца организма (для перекачки крови), скелетные мышцы (для движения и осанки) и бурый жир (для выработки тепла) требуют много энергии и производят большое количество отходов, которые необходимо выводить из организма.
В исследовании, опубликованном в Science Immunology, ученые обнаружили, что в тканях, требующих много энергии, обитают большие группы иммунных клеток, называемых макрофагами, что в переводе с греческого означает «пожиратели». Их количество зависит от метаболической активности каждой ткани и количества производимого ею «мусора».
«Баланс между высокими энергетическими потребностями и количеством макрофагов критически важен для нашего здоровья», — сказал Хосе А. Николас-Авила, доцент кафедры микробиологии и иммунологии и старший автор исследования.
Большая часть «мусора» состоит из поврежденных митохондрий — органелл, которые преобразуют питательные вещества в энергию, необходимую для жизнедеятельности клеток. Когда митохондрии изнашиваются, они становятся отходами. Чем больше энергии требуется ткани, тем больше митохондрий отправляется на «свалку».
Ученые проследили за митохондриями в сердечной мышце, скелетных мышцах и буром жире мышей и увидели, что отработавшие свой ресурс митохондрии попадают внутрь макрофагов. Когда исследователи не давали макрофагам избавляться от отходов, система давала сбой: сердечная мышца ослабевала, скелетные мышцы становились вялыми, а бурый жир остывал. Другими словами, ткани должны оставаться чистыми, чтобы работать наилучшим образом.
Исследователи проследили за началом процесса очистки до структурных клеток, называемых фибробластами, количество которых увеличивалось параллельно с митохондриальной активностью ткани. Затем фибробласты посылали сигнал, который побуждал макрофаги к размножению, тем самым позволяя тканям регулировать количество «уборщиков» в соответствии с объемом производимых отходов.
Изучив общедоступные наборы данных о мышечных клетках человека, исследователи обнаружили, что количество макрофагов коррелирует с митохондриальной активностью мышц, которая является косвенным показателем нагрузки. Это открытие позволяет предположить, что система утилизации отходов, обнаруженная у мышей, может соответствовать метаболическим потребностям человеческих мышц.
«С возрастом меняются метаболизм тканей, накопление отходов и количество макрофагов, — говорит Лаура Пена-Кусо, соавтор исследования. — Результаты показывают, какие сигналы связывают эти процессы, и дают возможность предположить, что воздействие на эту систему поможет сохранить функции тканей с возрастом».
[Фото: julos / magnific]
