O proteină, recunoscută în principal pentru rolul său în menținerea conexiunii dintre celule și țesuturi, a dezvăluit o funcție neașteptată. Cercetătorii au descoperit că aceasta ajută, de asemenea, celulele epiteliale – care formează straturi continue sigilate în tot corpul – să înghită celulele moarte din apropiere. Această descoperire ar putea avea implicații semnificative în tratamentul inflamației cronice.
Deșeurile provenite de la celulele aflate în proces de moarte sunt un factor major care contribuie la răspunsurile inflamatorii. Prin urmare, înțelegerea modului în care țesuturile elimină acest material ar putea oferi indicii noi despre ce se întâmplă atunci când procesul de „curățare” eșuează.
Studiul, publicat în revista Nature Communications, se concentrează pe complexul E-cadherin. Acest sistem molecular include E-cadherin, alături de alte trei proteine. Împreună, acestea conectează celulele epiteliale care căptușesc zone precum pielea, intestinele și căile respiratorii, oferind țesuturilor rezistența structurală necesară pentru a rămâne intacte. În aceste țesuturi, fiecare celulă se conectează la moleculele de E-cadherin de pe celulele vecine.
**Lipiciul Celular Joacă un Rol de Curățare**
O echipă condusă de Verena Ruprecht a examinat țesuturile epiteliale la embrioni de zebrafish și șoarece vii. Cercetătorii au constatat că aceeași mașinărie moleculară se adună și la locul exact unde o celulă aflată în proces de moarte intră în contact cu țesutul.
Echipa a dorit să afle dacă E-cadherin și partenerii săi se atașau de celula moartă în același mod în care se atașează în mod normal de celulele epiteliale vecine. Pentru a testa această ipoteză, au efectuat două experimente. Mai întâi, au expus țesutul la celule moarte din care fusese îndepărtată E-cadherin. Țesutul epitelial a eliminat aceste celule la fel de eficient ca și celulele moarte normale. Apoi, echipa a introdus picături de grăsime care nu conțineau nicio proteină, dar care purtau un semnal afișat în mod normal pe suprafața celulelor moarte. Celulele epiteliale au înghițit și aceste picături.
„Am fost intrigați să descoperim că celulele epiteliale își repurpunzează mașinăria de adeziune moleculară – „lipiciul” care le ține unite în mod normal – pentru a înghiți celulele moarte”, a declarat Verena Ruprecht, profesor cercetător ICREA și autorul principal al studiului.
**Cum Mănâncă Celulele Fără a Sparge Bariera**
Înghițirea unui obiect de dimensiunea unei alte celule prezintă o problemă mecanică dificilă. Celulele epiteliale sunt strâns împachetate în bariere care adesea trebuie să rămână sigilate, chiar și în timp ce celulele individuale își schimbă forma pentru a elimina deșeurile. Imaginile în timp real au relevat modul în care acestea reușesc acest lucru. Suprafețele superioare și inferioare ale aceleiași celule epiteliale se pot comporta diferit. Suprafața inferioară se întinde și se îndoaie în jurul celulei moarte, în timp ce partea opusă rămâne relativ neschimbată. Această suprafață superioară, care poate fi orientată spre mediul extern sau spre un spațiu deschis, cum ar fi interiorul unui lumen, continuă să mențină bariera țesutului. Măsurătorile efectuate înainte, în timpul și după înghițire au arătat că suprafața superioară a suferit foarte puține modificări. În contrast, suprafața inferioară a suferit o deformare substanțială în timpul procesului de „mâncare”.
Ruprecht compară acest comportament cu un grup de dansatori care stau cu brațele încrucișate. Trunchiurile lor rămân ferme, în timp ce picioarele lor execută mișcări din ce în ce mai complicate atunci când apare o celulă moartă. „Este același dansator cu o coregrafie diferită”, spune ea.
**O Frânghie Moleculară și un Frânar**
Cercetătorii au examinat și mecanismele care permit celulelor să efectueze această curățare. O proteină din complexul E-cadherin a acționat asemănător unei frânghii. Aceasta a conectat ansamblul molecular la scheletul intern al celulei, permițând transmiterea forței pe suprafața materialului care urma să fie înghițit. Atunci când celulele nu dispuneau de această proteină de legătură sau de regiunea specifică ce o atașează de schelet, ele nu mai puteau înghiți celulele moarte. Un alt component s-a comportat mai mult ca un frânar al mașinăriei contractile a celulei. În mod surprinzător, îndepărtarea acestui frânar nu a făcut procesul de curățare mai eficient. Dimpotrivă, celula a devenit prea rigidă și a pierdut capacitatea de a elimina corect celulele moarte.
**Același Mecanism Pare să Funcționeze și la Mamifere**
Echipa a investigat apoi dacă procesul se extinde dincolo de zebrafish. În embrionii timpurii de șoarece, blocarea E-cadherin a dus la neeliminarea celulelor moarte. Acest lucru a fost similar cu rezultatele obținute la zebrafish, sugerând că mecanismul este comun la vertebrate.
Noua lucrare se bazează pe cercetări anterioare ale lui Ruprecht, care arătau că embrionii pot folosi țesuturile epiteliale pentru a elimina cooperativ celulele moarte. Acest comportament reprezintă o formă timpurie de apărare imunitară înnăscută. Embrionii sunt deosebit de utili pentru studierea acestor evenimente, deoarece sunt transparenți. Cercetătorii pot observa direct celule și țesuturi vii la un nivel de detaliu care nu poate fi atins în prezent în interiorul corpului uman.
**Ar Putea Același Proces Funcționa și în Țesuturile Adulte?**
O întrebare importantă rămâne nerezolvată. Cercetătorii nu știu încă dacă acest mecanism dependent de E-cadherin funcționează în zebrafish sau șoareci adulți, sau în vreun tip de țesut uman. Există motive să creadă că ar putea funcționa. Se știe deja că țesuturile epiteliale la adulți elimină celulele moarte în locuri precum retina, colonul, căile respiratorii și glanda mamară. E-cadherin se găsește, de asemenea, în întregul țesut epitelial al corpului, iar structura sa a rămas remarcabil de similară între specii. Aceste caracteristici o fac un candidat puternic pentru un mecanism de curățare mai larg utilizat.
Importanța medicală potențială provine din ceea ce se poate întâmpla atunci când celulele moarte nu sunt eliminate eficient. Celulele moarte care rămân în țesuturi se pot rupe în cele din urmă și elibera conținutul, contribuind la inflamația cronică. Descoperirile sugerează că o curățare eficientă depinde de mai mult decât primirea semnalului chimic corect pentru a înghiți resturile apoptotice. Celulele trebuie, de asemenea, să fie capabile fizic să își schimbe forma, să aplice forță și să înconjoare materialul mort fără a se compromite pe ele însele sau țesutul înconjurător.
„Studierea mecanismelor prin care celulele moarte pot fi eliminate eficient din țesuturi este de o relevanță deosebită pentru sănătatea umană”, concluzionează Ruprecht.
Lucrarea a fost condusă de autorii primari Hanna-Maria Häkkinen, Marta Batet Palau și Laura F. Bianchi și supervizată de Verena Ruprecht. A fost finanțată de Ministerul Spaniol al Științei și Inovării, Programul Human Frontier Science, programul Horizon Europe al Uniunii Europene și Fundația „la Caixa”, cu sprijin suplimentar din partea Fondului Social European. S-au utilizat Facilitățile de Bază CRG pentru Microscopie Optică Avansată, Ingineria Țesuturilor și Tehnologii Proteice.