Спящата красавица за кръвни стволови клетки - защо витамин А трябва да ги предпазва от събуждане
Кръвни стволови клетки: редки клетки в костния мозък
Кръвта ни се представя най-добре всеки ден: болестите трябва да се отблъскват, болните клетки да се елиминират, кървенето да се спира и органите да бъдат снабдени с хранителни вещества. Около 300 трилиона кръвни клетки текат при възрастен човек. В същото време над 2 милиона кръвни клетки загиват всяка секунда, няколко милиарда на ден. Как тогава кръвната система може да остане напълно функционална? Кръвообразуването се осигурява от това, което е известно като хематопоеза, процес, който протича в червения костен мозък. Централните участници са кръвните стволови клетки, наричани още хематопоетични стволови клетки (HSC). Те представляват изключително рядка клетъчна популация.
Фиг. 1: Хематопоезата като йерархичен процес. Кръвообразуващите стволови клетки (HSC) са в горната част на кръвната система и са в латентно състояние. Те могат да бъдат активирани от различни дразнители на стреса, като инфекции, и когато се разделят, генерират така наречените клетки-предшественици. Те от своя страна произвеждат зрели кръвни клетки, за да предизвикат бърз имунен отговор. За да се върнат HSC в състояние на покой и по този начин да запазят своята функционалност, те се нуждаят от биохимични сигнали като витамин А.
От известно време е известно, че популацията от стволови клетки в костния мозък на мишка се състои от две отделни популации: спящи HSC (rHSZs), които се разделят само пет пъти в живота, и активни HSC (aHSZs), които се разделят около веднъж месечно. Популацията aHSZ и прогениторните клетки, произтичащи от нея, са от съществено значение за по-голямата част от потенциала за дългосрочно самообновяване. При нормални условия те гарантират, че се формира точният брой на всички видове кръвни клетки. RHSZ, от друга страна, не се разделят при тези условия: те образуват тих резервоар. Те използват много малко енергия по време на фазата на почивка. Такова състояние на ниска биосинтетична активност запазва функцията на HSZ и го предпазва от промени в генома. Въпреки това, rHSZs могат да се активират в стресови ситуации като възпаление, инфекции и загуба на кръв или по време на химиотерапия. Така избудените от съня клетки се наричат aHSZ и започват да се делят и диференцират, за да произвеждат нови кръвни клетки или да възстановяват увредената тъкан (Фиг. 1).
Присъщите за клетките сигнални пътища водят до дълбокия сън на спящите стволови клетки
Ако обаче HSC се активират твърде често, това може да увреди тяхната ДНК и да причини левкемия. Дегенериралите HSC се наричат ракови стволови клетки. Подобна дегенерация е фатална, тъй като спящите клетки са устойчиви на химиотерапевтични средства и поради това не могат да се борят с конвенционалните методи. За да се гарантира, че rHSZs получават възможно най-много сън, не се дегенерират и по този начин поддържат своите ценни функции, присъщите за клетките сигнални пътища и разтворимите компоненти на костния мозък гарантират, че HSC се поддържат в състояние на покой при нормални условия или могат да се върнат към него след стресова ситуация За разлика от факторите, които причиняват края на латентността, много малко се знае за механизмите, които държат HSC в дълбоката им дрямка. Следователно целта на нашето изследване е да разберем по-добре точно тези механизми.
Витамин А помага да се поддържа състояние на покой
Понастоящем дефицитът на витамин А засяга особено малките деца в развиващите се страни и води до слепота и отслабена имунна система. В резултат на това инфекциозните заболявания, които показват незабележим ход при нормални условия, могат да се превърнат в риск от смърт за засегнатите деца. Това отслабване на имунната система често е необратимо; дори при прием на витамин А само 20% от децата се възстановяват. Причината за това е неизвестна. Нашите изследвания в мишката показват, че това може да бъде причинено от загуба на стволови клетки.
Каква роля играе диетата?
Нашите резултати проправят пътя към отговори на нерешени досега въпроси: Как точно витамин А регулира дълбокия сън на HSZ? Можем ли да модулираме състоянието на покой на нашите стволови клетки, като променим хранителните си навици [3]? И дали съдържанието на витамин А в кръвта вероятно също играе роля в раковите стволови клетки? В бъдеще искаме да проучим по-задълбочено ефекта от различните хранителни навици върху състоянието на активност на HSC и да разберем основните молекулярни регулаторни механизми. Нашата основна цел е да направим това знание полезно в контекста на борбата с човешките заболявания.