Еволюцията на адаптациите за живот на земята отдавна озадачава биолозите, които знаят, че съвместното развитие на сърдечно-съдовата и белодробната системи е скорошно еволюционно приспособяване към живота извън водата, тоест свързването на функция на сърцето с функцията на газообмен на белия дроб, един от най-новите органи, които са се развили при бозайници и несъмнено най-важният за наземния живот.
Координираното съзряване на клетките на тези две системи е илюстрирано по време на ембрионално развитие, когато примитивните прогениторни клетки на белия дроб изпъкват в примитивните сърдечни прогениторни клетки, тъй като двата органа се развиват паралелно, за да образуват кардиопулмоналното кръвообращение. Въпреки това, малко се знае за молекулните сигнали, които ръководят едновременното развитие и как една обща прогенитарна клетка за двата органа може да повлияе на патологията на свързани заболявания, като белодробна хипертония.
Екипът на Пен, ръководен от Едуард Е. Мориси, професор по медицина и клетъчна и биология на развитието и научен директор на Института по регенеративна медицина на Пен, идентифицира популация от многопотентни кардиопулмонални мезодермални прогениторни клетки, наречени CPP, които могат да бъдат разграничени от много други ранни ембрионални клетки чрез експресията на добре проучена сигнална молекула, Wnt2.
"Чудим се дали тези клетки-предшественици са способни да генерират сърцето и белите дробове - казва Мориси. - Нашите данни показват, че има положителни Wnt2 клетки преди развитието на белите дробове и помагат да се координира съвместното развитие на белия дроб и сърцето, като се генерират клетки в и двете тъкани. "
Въпросът за това как белите дробове се развиват и свързват със сърдечно-съдовата система интригува екипа на лабораторията Morrisey от много години. „На всеки, който е изучавал анатомията на повечето сухоземни животни, е напълно очевидно, че сърцето и белите дробове са тясно свързани. Това се отразява дори в клиничната медицина, където на много места, включително Медицинското училище на Перелман, чието отделение по сърдечно-съдова медицина някога е било известно като отдел по кардиопулмонална медицина “, казва Мориси.
Лабораторията на Мориси започна изследванията си, като зададе няколко прости въпроса: как се развиват белите дробове и сърцето и кои са критичните сигнали, които регулират този процес? Пробивът в тази работа дойде, когато екипът характеризира модела на експресия на Wnt2 гена.
"Wnt2 се изразява на уникално място в ранния ембрион, точно между началото на сърцето и тръбата на червата, откъдето ще възникне белият дроб", каза този учен. Това позволи на авторите да създадат моделна система при мишки, чиято кардиопулмонална анатомия е много подобна на тази при хората, и да проучат дали Wnt2 положителните клетки могат да координират съвместното развитие на сърцето и белите дробове.
Проследявайки тази клетъчна линия, те показаха, че Wnt2 клетките генерират отделни клонинги, които, от своя страна, генерират както сърдечна, така и белодробна тъкан, включително кардиомиоцити и клетки на кръвоносните съдове, като съдова гладка мускулатура. По този начин те откриха, че CPPs са способни да генерират огромното мнозинство от ранните ембрионални типове клетки в сърцето и белия дроб. Тези проучвания показват също, че различните клетъчни линии в белия дроб са свързани, например, че съдовите гладки мускули и дихателните пътища имат обща прогенитарна клетка в белия дроб.
Развитието на CPP се регулира от експресията на друг добре известен протеин, наречен „таралеж“, който е необходим за правилното свързване на белодробната васкулатура със сърцето. Тези проучвания показват, че „таралеж“, който се изразява и от клетки на ранен белодробен прогенитор, помага за насърчаване на CPP да се диференцира в гладката мускулна съставка на белодробната васкулатура.
Тези открития идентифицират нова популация от мощни множество сърдечно-белодробни прогенитори, които координират съвместното развитие на сърцето и белите дробове, което е необходимо за адаптиране към земното съществуване. Освен това те имат важно значение за заболявания, които засягат и двата органа, като белодробна хипертония, тъй като не е ясно дали белодробната хипертония е предимно заболяване на белите дробове или дали има и вътрешни дефекти в сърцето или сърдечно-съдовата система.
Идентифицирането на CPP може да предостави важни данни за белодробната хипертония и други заболявания чрез идентифициране на обща прогенитарна клетка за двата органа. Бъдещите изследвания ще се съсредоточат върху това дали съществува CPP в сърдечно-белодробната система за възрастни и дали те играят роля в отговора на белите дробове и сърцето на нараняване или заболяване.
Източник: www.DiarioSalud.net
