Жировые клетки, называемые адипоцитами, обычно находятся в коже, но они теряются, когда раны заживают в виде шрамов. Наиболее распространенными клетками, обнаруживаемыми в заживающих ранах, являются миофибробласты, которые, как считалось, образуют только рубцы. Рубцовая ткань также не имеет связанных с ней волосяных фолликулов, что является еще одним фактором, который придает ей необычный вид по сравнению с остальной кожей.
Исследователи использовали эти характеристики в качестве основы для своей работы — превращения уже имеющихся миофибробластов в жировые клетки, не вызывающие рубцевания.«По сути, мы можем управлять заживлением ран так, чтобы оно приводило к регенерации кожи, а не к рубцеванию», — сказал Джордж Котсарелис, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой дерматологии, профессор дерматологии Милтона Бикслера Хартцелла в Пенсильвании и главный исследователь проект. «Секрет в том, чтобы сначала регенерировать волосяные фолликулы. После этого жир будет регенерироваться в ответ на сигналы от этих фолликулов».
Исследование показало, что волосы и жир развиваются отдельно, но не независимо. Сначала формируются волосяные фолликулы, и лаборатория Cotsarelis ранее обнаружила факторы, необходимые для их образования. Теперь они обнаружили дополнительные факторы, которые на самом деле вырабатываются регенерирующим волосяным фолликулом для преобразования окружающих миофибробластов в регенерацию в виде жира вместо образования рубца.
Этот жир не образуется без новых волос, но как только это произойдет, новые клетки станут неотличимы от уже существующих жировых клеток, что придает зажившей ране естественный вид вместо того, чтобы оставлять шрам. Изучая вопрос о том, что посылает сигнал от волос к жировым клеткам, исследователи определили фактор, называемый костным морфогенетическим белком (BMP).
Он заставляет миофибробласты становиться жирными. Эта передача сигналов была революционной сама по себе, поскольку изменила то, что было ранее известно о миофибробластах.
«Обычно считалось, что миофибробласты не могут стать клетками другого типа», — сказал Котсарелис. «Но наша работа показывает, что у нас есть возможность влиять на эти клетки, и что они могут эффективно и стабильно превращаться в адипоциты». Это было показано как на мышиных, так и на человеческих келоидных клетках, выращенных в культуре.«Результаты показывают, что после ранения у нас есть возможность повлиять на регенерацию ткани, а не на рубец», — сказал ведущий автор исследования Максим Пликус, доктор философии, доцент кафедры развития и клеточной биологии Калифорнийского университета в Ирвине.
Пликус начал это исследование в качестве постдокторанта в лаборатории Котсарелиса в Пенсильвании, и эти два учреждения продолжали сотрудничать.Эти открытия могут стать революционными в области дерматологии. Первым и наиболее очевидным применением будет разработка терапии, которая сигнализирует о превращении миофибробластов в адипоциты, что помогает ранам заживать без образования рубцов.
«Это очень желательно с клинической точки зрения, но сейчас это неудовлетворенная потребность», — сказал Котсарелис.Но увеличение количества жировых клеток в тканях может быть полезно не только для лечения ран.
Потеря адипоцитов — частое осложнение других состояний, особенно лечения ВИЧ, и в настоящее время не существует эффективной стратегии лечения. Клетки также теряются естественным путем из-за процесса старения, особенно на лице, что приводит к постоянным глубоким морщинкам, которые антивозрастные процедуры не могут исправить удовлетворительным косметическим образом.«Наши открытия потенциально могут подтолкнуть нас к новой стратегии регенерации адипоцитов в морщинистой коже, которая может привести нас к совершенно новым средствам против старения», — сказал Котсарелис.Лаборатория Cotsarelis теперь фокусируется на механизмах, которые способствуют регенерации кожи, особенно в отношении регенерации волосяных фолликулов.
Лаборатория Plikus занимается другими аспектами перепрограммирования клеток в кожных ранах. Исследователи изучают роль других сигнальных фабрик, помимо BMP, а также проводят дальнейшие исследования с использованием человеческих клеток и рубцовой ткани человека.