Зловещая растяжка
Атеросклероз - это первый шаг к сердечному приступу, одной из основных причин смерти в промышленно развитых странах. В фатальном затвердении и утолщении артерий, по-видимому, участвуют и неблагоприятные условия сквозняка на ветвях системы кровеносных сосудов.
Проходит тайно, незаметно: В начале атеросклероза крупные частицы холестерина откладываются на внутренних стенках сосудов незаметно для больного и постепенно образуют там так называемые липидные полоски. Постепенно они увеличиваются в размерах, изменяются и, наконец, превращаются в толстые уплотнения в стенках кровеносных сосудов, известные как бляшки. Если такая бляшка потом разорвется, образовавшийся тромб может перекрыть кровоток - есть риск инфаркта и инсульта.
Зло таится в укромных уголках: первые признаки атеросклероза обычно обнаруживаются в ветвях кровеносных сосудов - прямые кровеносные сосуды обычно сначала остаются незатронутыми. Это давно известно, но команда под руководством Шу Чиена из Калифорнийского университета в Сан-Диего нашла объяснение этому явлению.
Чьен и его коллеги подозревали, что за ранними проявлениями атеросклероза стоит механическое воздействие на кровеносные сосуды со стороны кровотока и специфический белок, который активируется в условиях стресса: N-концевая киназа c-Jun, или JNK. для краткости регулирует различные стрессовые реакции клетки, включая гибель клеток или развитие опухоли.
Чтобы проверить свое предположение, ученые выделили эндотелиальные клетки, то есть клетки, которые выстилают внутреннюю часть кровеносных сосудов, из аорты крупного рогатого скота и поместили их на мембрану, к которой клетки прилипли. Затем можно было начинать эксперимент: как и на растяжке, эндотелиальные клетки растягивали, растягивая мембрану, одни только в одном направлении, другие одновременно в двух направлениях под прямым углом друг к другу..
Это пассивное растяжение клеток изменило как их белковую активность, так и их морфологию: если клетки растягивались только в одном направлении, они сначала производили большое количество повреждающего клетки белка JNK, но очень быстро прекращали это перепроизводство.. В то же время эластичные актиновые волокна в клетке хорошо и равномерно выровнены поперек направления натяжения. Если через некоторое время ученые повернули направление натяжения на 90 градусов, актиновые волокна также снова выровнялись под прямым углом к направлению натяжения - после временного увеличения производства JNK. «Мы поражены тем, как быстро эти клетки переориентируются, когда мы меняем направление растяжения», - говорит Шу Чиен.
Такие равномерно расположенные волокна встречаются и в эндотелиальных клетках прямых участков сосудов, менее чувствительных к артериосклеротическому повреждению. В этих точках турбулентность и силы сдвига отсутствуют, а кровоток только растягивает эндотелиальные клетки в одном направлении.
Мы поражены тем, как быстро эти клетки переориентируются, когда мы меняем направление растяжения
(Shu Chien) Однако те эндотелиальные клетки, которые особенно мучили исследователей и растягивались в двух направлениях одновременно, словно на четверть, постоянно производили большое количество JNK и им не удавалось выровнять свои актиновые волокна равномерно. Вместо этого эти волокна пересекали клетку.
Здесь тоже есть параллель с системой кровеносных сосудов: в клетках эндотелия при ветвях сосудов, растянутых во все стороны силами сдвига, волокна лежат в клетке совершенно несортированными. В этих же точках происходит и первое артериосклеротическое поражение.
При равномерном натяжении в одном направлении эндотелиальные клетки могут равномерно выровнять свои актиновые волокна поперек направления нагрузки и тем самым предотвратить выработку опасного белка JNK. Таким образом, клетки внутренней стенки прямых кровеносных сосудов имеют явное преимущество перед клетками ветвей, поскольку последние подвергаются гораздо менее однородным растягивающим и сдвигающим силам из-за значительно более беспокойного кровотока в этих точках..