Мир может быть опасным местом, вокруг нас подстерегают различные опасности, такие как бактерии, вирусы, несчастные случаи и травмы. Наша кожа действует как абсолютный щит, обеспечивая надежную защиту от этих угроз. Она служит границей между внутренней и внешней средой и является самым большим органом в организме, функционирующим практически без сбоев для нашей защиты.
Тем не менее, кожа не застрахована от повреждений. Она выдерживает ежедневные нападения и все еще пытается обеспечить нашу безопасность, обнаруживая эти опасности и реагируя на них. Одним из методов является обнаружение патогенов, который активирует иммунную систему.
Исследование является первым, в котором идентифицирован путь реагирования на повреждение, отличный от классического пути, запускаемого патогенами, но параллельный ему.
У руля реакции находится интерлейкин-24 (IL24), ген которого индуцируется в эпителиальных стволовых клетках кожи у края раны. После высвобождения этот секретируемый белок начинает направлять множество различных клеток, чтобы начать сложный процесс заживления.
“IL24 преимущественно вырабатывается эпидермальными стволовыми клетками по краям раны, но многие клетки кожи — эпителиальные клетки, фибробласты и эндотелиальные клетки — экспрессируют рецептор IL24 и реагируют на сигнал. IL24 становится организатором, координирующим восстановление тканей”, — говорит Фукс, руководитель лаборатории клеточной биологии и развития млекопитающих имени Робина Чемерса Нойштайна.
Ученые давно поняли, как реакции организма-хозяина защищают наш организм от угроз, вызванных патогенами: соматические клетки распознают вторгающиеся бактерии или вирусы как чужеродные объекты и запускают ряд защитных механизмов с помощью сигнальных белков, таких как интерфероны типа 1.
Но как организм реагирует на травму, которая может быть связана или не связана с иностранными захватчиками? Например, если мы порежем палец, нарезая огурец, мы сразу это узнаем — есть кровь и боль. И все же то, как обнаружение повреждения приводит к заживлению, плохо изучено на молекулярной основе.
В то время как интерфероны типа 1 полагаются на сигнальные факторы STAT1 и STAT2 для регулирования защиты от патогенов, предыдущие исследования лаборатории Фукса показали, что аналогичный фактор транскрипции, известный как STAT3, проявляется во время заживления ран.
В сотрудничестве с лабораторией Дэниела Мусиды в Рокфеллере исследователи работали с мышами в условиях, свободных от микробов, и обнаружили, что сигнальный каскад IL24, индуцируемый раной, не зависит от микробов.
Как только исследователи точно определили происхождение пути восстановления тканей в эпидермальных стволовых клетках, они изучили процесс заживления ран у мышей, которые были генетически модифицированы, чтобы лишиться функциональности IL24. Без этого ключевого белка процесс заживления был вялым и замедленным, на полное восстановление кожи уходило на несколько дней больше, чем у нормальных мышей.
Они предполагают, что IL24 может быть вовлечен в реакцию на повреждение в других органах тела, имеющих эпителиальные слои, которые действуют как защитная оболочка. В недавних исследованиях повышенная активность IL24 была обнаружена в эпителиальной ткани легких пациентов с тяжелой формой COVID-19 и в ткани толстой кишки у пациентов с язвенным колитом, хроническим воспалительным заболеванием кишечника.
“Наши результаты дают представление о важном сигнальном пути обнаружения повреждений тканей и восстановления, который не зависит от инфекций”, — объясняет Фукс.
Ученые полагают, что сотни миллионов лет назад этот предок, возможно, разделился на два пути — один — защита от патогенов, а другой — повреждение тканей.
Возможно, расщепление произошло, чтобы справиться со взрывом патогенов и травм, которые вызвали море проблем для жизни на Земле.