Международная исследовательская группа под руководством Калифорнийского университета в Ирвайне открыла новый тип скелетной ткани, который обладает большим потенциалом для развития регенеративной медицины и тканевой инженерии. Большинство хрящей опирается на внешний внеклеточный матрикс для обеспечения прочности, но «липохрящ», который можно найти в ушах, носу и горле млекопитающих, состоит из заполненных жиром клеток под названием «липохондроциты», которые обеспечивают суперстабильную внутреннюю поддержку, позволяя ткани оставаться мягкой и пружинистой — подобно пузырчатому упаковочному материалу.
Исследование, опубликованное в журнале Science, описывает, как клетки липохряща создают и поддерживают собственные резервуары липидов, оставаясь неизменными по размеру. В отличие от обычных жировых клеток адипоцитов, липохондроциты не сжимаются и не расширяются в зависимости от наличия пищи.
«Упругость и стабильность липохряща обеспечивают его податливость и эластичность, что идеально подходит для гибких частей тела, таких как мочки ушей или кончик носа, открывая захватывающие возможности в регенеративной медицине и тканевой инженерии, особенно при дефектах или травмах лица», — говорит автор работы Максим Пликус, профессор биологии развития и клеточной биологии Калифорнийского университета в Ирвайне.
«В настоящее время для восстановления хряща часто требуется забор ткани из ребра пациента — болезненная и инвазивная процедура. В будущем специфические для пациента липохондроциты можно будет получать из стволовых клеток, очищать их и использовать для производства живого хряща с учетом индивидуальных потребностей. С помощью 3D-печати можно будет придавать этим тканям точную форму, что поможет найти новые решения для лечения врожденных дефектов, травм и различных заболеваний хрящевой ткани».
Доктор Франц Лейдиг впервые обнаружил липохондроциты в 1854 году, когда отметил присутствие жировых капель в хряще ушей крыс, и эта находка была практически забыта. Используя современные биохимические инструменты и передовые методы визуализации, исследователи Калифорнийского университета в Ирвайне всесторонне охарактеризовали молекулярную биологию, метаболизм и структурную роль липохондроцитов в скелетных тканях.
Они также раскрыли генетический процесс, который подавляет активность ферментов, расщепляющих жиры, и уменьшает поглощение новых жировых молекул, эффективно блокируя запасы липидов в липохондроцитах. Лишившись липидов, липохрящ становится жестким и хрупким, что подчеркивает важность наполненных жиром клеток в поддержании сочетания прочности и гибкости ткани. Кроме того, команда отметила, что у некоторых млекопитающих, таких как летучие мыши, липохондроциты собираются в сложные формы, например, параллельные гребни в их огромных ушах, которые могут улучшать остроту слуха за счет модуляции звуковых волн.
«Открытие уникальной липидной биологии липохряща бросает вызов давним предположениям в биомеханике и открывает двери для бесчисленных исследовательских возможностей», — сказал ведущий автор исследования Рауль Рамос, ученый в лаборатории развития и регенеративной биологии. Будущие направления изучения включают в себя понимание того, как липохондроциты сохраняют свою стабильность с течением времени; молекулярных программ, которые управляют их формой и функцией; а также понимание механизмов клеточного старения. Полученные выводы подчеркивают многогранность липидов за пределами метаболизма и предлагают новые способы использования их свойств в тканевой инженерии и медицине.
[Фото: ru.123rf.com]
