Формирование кровеносных сосудов — сложный процесс, включающий взаимодействие белков и механических сил. В двух работах исследовательская группа из Биоцентра Базельского университета, Швейцария, раскрыла новые механизмы формирования кровеносных сосудов. Группа продемонстрировала, как клетки взаимодействуют во время формирования сосудистого просвета, и критическую роль динамических сил в этом процессе. Эти новые знания о формировании кровеносных сосудов могут предоставить потенциальные подходы к лечению сосудистых заболеваний.
Кровяные сосуды проходят по всему телу, доставляя питательные вещества и кислород через циркулирующую кровь. Во время формирования сосудов клетки сначала формируют локальные просветы, которые затем сливаются, образуя непрерывную трубчатую сеть. Соединения между отдельными клетками должны быть хорошо запечатаны и стабильны, чтобы обеспечить целостность сосудов и предотвратить утечку.
В двух исследованиях команда профессора Маркуса Аффольтера из Биоцентра Базельского университета более подробно изучила формирование кровеносных сосудов у данио-рерио. Ученые выявили, что белок Rasip1 играет ключевую роль в формировании сосудистого просвета. Кроме того, они обнаружили, что силы сокращения являются важнейшими факторами взаимодействия клеток, обеспечивая непрерывное формирование сосудистого просвета.
В первом исследовании, опубликованном в Nature Communications, ученые продемонстрировали, что белок Rasip1 решительно участвует в начальных этапах формирования просвета, который происходит в месте адгезии между двумя эндотелиальными клетками. Их внимание было сосредоточено, в частности, на соединении между двумя клетками, местах адгезии.
Они наблюдали, что этот участок адгезии трансформируется в полое пространство, похожее на половинки ореховой скорлупы с липким кольцом на стороне. В этом процессе белок Rasip1 играет важную роль: «Он перемещает адгезионные белки из центра к периферии и позволяет просвету раздуваться между ними», — говорит автор исследования Цзяньминь Инь.
В отдельном исследовании, опубликованном в «Angiogenesis», группа изучала роль сократительных сил, регулируемых белками Heg1 и Ccm1. «Мы обнаружили, что эти сократительные силы между клетками имеют важное значение. Только когда их интенсивность точно регулируется, клетки взаимодействуют правильно, обеспечивая правильное формирование сосудов», — объясняет Цзяньминь Инь.
Ученые раскрыли механизм, в котором скоординированные силы растяжения вдоль межклеточных соединений способствуют скоординированному росту кровеносных сосудов. «Мы обнаружили, что крошечные силы, генерируемые ритмичным сокращением клеточных структур, стабилизируют клеточные соединения и тем самым помогают поддерживать их форму», — говорит Хайнц Георг Бельтинг, возглавлявший исследование. Избирательно активируя эти силы, исследователи также смогли исправить дефектные клеточные соединения. Эти результаты подчеркивают важность этих сил для здоровой сосудистой сети.
Выводы о специфической роли динамических сил и регуляции белков углубляют наше понимание процесса формирования кровеносных сосудов. «Все еще замечательно наблюдать этот процесс в живом организме и делать новые выводы», — говорит Белтинг. «Когда баланс сил на стыке клеток нарушается или белки неправильно координируют процесс, стабильная структура органа не может быть сформирована, что приводит к развитию дефектных кровеносных сосудов».
Эти новые результаты исследований могут стать основой для разработки стратегий лечения сосудистых заболеваний, таких как аневризмы или окклюзионная болезнь периферических артерий. В будущем ученые планируют использовать биофизические методы для более тщательного изучения этого процесса с целью лучшего понимания молекулярных механизмов формирования кровеносных сосудов.
