В будущих исследованиях, на наш взгляд,
следовало бы учитывать и другие
изменения связанные с образованием регенерационной бластемы. Сравнение различий
в механизмах «натуральной»
трансдифференциации клеток, вызванных регенерационной реакцией in vivo, с механизмами перепрограммирования in vitro,
может помочь выявлению природы регенеративных процессов ([i]).
Показано, что при регенерации дедифференцированные клетки синтезируют
характерные для их состояния факторы, такие как, например: Nrad ([ii]),
msx1 ([iii]),
rfrngand notch ([iv]).
Вместе с тем синтезируются факторы необходимые для перепрограммирования клеток.
Так, например, активируется синтез транскрипционного фактора Lin 28, который, как известно, блокирует
созревание let-7 микроРНК в
эмбриональных стволовых клетках мыши ([v]).
и в сочетании с генами Oct4, Sox2 и Nanog используется для перепрограммирования
фибробластов в ИПСК ([vi]).
Кучу сигналов выделяет эпидермис: ростовые факторы (Fgf8), факторы
поляризации и митогены (Wnt), паракринные
факторы (Activinβ-A) ([vii]).
В мезенхиме бластемы, выделяемый нервами митоген nAG - newt Anterior gradient([viii]),
Fgf 20а и многие другие ([ix])
Помимо активации определенных генов, для
регенерации организм создает особые условия. Созданием этих условий занят
эпидермис покрывающий рану. При исследовании интенсивности синтеза различных
белков в регенерирующей конечности аксолотля обнаружено, что активнее всех
белков в бластеме синтезируется синтетаза
окиси азота (neuronal nitric oxide
synthase- NOS1) – белок, идентифицированный как фермент синтезирующий окись азота NO – газ, обладающий
широким спектром биологического действия. Активность синтеза NOS1 превышала синтез других белков с первого
по 7-й день после ампутации конечности ([x]). Ген, кодирующий NOS1 активируется
также в культе конечности Xenopus на стадии когда регенерация возможна, но не
активен на стадии когда способность к регенерации отсутствует ([xi]). Иммунное
окрашивание показало, что NOS1 синтезируется главным образом в
эпидермисе бластемы в период ее формации. Такая локализация NOS1
свидетельствует о том, что NO (являющийся индифферентным газом способным быстро
диффундировать и свободно проникать через плотные клеточные слои и межклеточное
пространство) диффундируя из эпидермиса вглубь бластемы и связываясь там с
кислородом воздуха (замечательное свойство NO
непосредственно связываться с кислородом воздуха, образуя двуокись
азота) может поддерживать состояние гипоксии
и, таким образом имитирует в бластеме
условия приближенные к ранним стадиям развития зародыша. Такие условия,
очевидно, необходимы для контроля индуцируемых
гипоксией факторов – ГИФ (HIF) ([xii]), которые играют важную роль в
регуляции способности клеток к дедифференцировке и пролиферации ([xiii],
[xiv]). Помимо этого окись азота, обладая
бактерицидными свойствами, поддерживает стерильность в ране ([xv]).
Однако главное что дает NO регенерирующей ткани - это активация защиты от возможности канцерогенеза ([xvi]), что, в частности, связано с
активацией апоптоза ([xvii])
в результате активации синтеза p53. Кроме того окись азота регулирует работу
сократительного белка миозина ([xviii], [xix]),
который, как известно, может играть ключевую роль в организации идущего в
бластеме морфогенеза, так как контролирует адгезию, поляризацию и миграцию
клеток ([xx]).
Эти функции миозин выполняет вслед за актином – мышечным белком, который
выполняет роль инициатора этих процессов, обладая способностью к направленной
полимеризации регулируемой Rho GTPазой (Rho GTPases) ([xxi]). Не менее важную роль при
регенерации, очевидно, выполняет и другой газ – перекись водорода. Показано,
что выделяемая поврежденной кожей перекись водорода является ключевым сигналом
к регенерации сенсорных аксонов ([xxii]).
Далее см. Большие надежды на очень маленькие похожие на
эмбриональные плюрипотентные стволовые клетки - VSEL
[i] Maria J Barrero & Juan Carlos Izpisua Belmonte (2011) Regenerating
the epigenome. EMBO
reports 12, 208 - 215, doi:10.1038/embor.2011.10
[ii] Shimizu-Nishikawa K, Tsuji S,
Yoshizato K: Identification and characterization of newt rad (ras
associated with diabetes), a gene specifically expressed in regenerating limb
muscle.Dev Dyn 2001, 220:74-86
[iii] Crews L, Gates PB, Brown
R, Joliot A, Foley C, Brockes JP, Gann AA: Expression and activity of the
newt Msx-1 gene in relation to limb regeneration. Proc Biol
Sci 1995, 259:161-171
[iv] Cadinouche MZ, Liversage RA,
Muller W, Tsilfidis C: Molecular cloning of the Notophthalmus viridescens
radical fringe cDNA and characterization of its expression during forelimb
development and adult forelimb regeneration.Dev
Dyn 1999, 214:259-268.
[v] Viswanathan S, et al.(2008) Selective
Blockade of MicroRNA Processing by Lin28.
Science
320:97-100
[vi] Yu J, Vodyanik MA, Smuga-Otto
K, Antosiewicz-Bourget J, Frane JL, Tian S, et al.
Induced pluripotent stem cell lines
derived from human somatic cells.
Science. 2007;318:1917–1920
[vii] Jazwinska A,
Badakov R, Keating MT. Activin-betaA signaling is required for zebrafish
fin regeneration. Curr
Biol. 2007;17:1390–1395
[viii] Kumar A, Godwin JW, Gates PB, Garza-Garcia AA, Brockes JP Molecular
basis for the nerve
dependence of limb regeneration in an adult
vertebrate. Science. 2007;318:772–777
[x] Rao N, Jhamb D, Milner DJ, Li
B, Song F, Wang M, Voss SR, Palakal M, King MW, Saranjami B, Nye HL, Cameron
JA, Stocum DL (2009) Proteomic analysis of blastema formation in regenerating
axolotl limbs. BMC Biol 2009, 7:83.
[xi] Grow M, Neff AW, Mescher AL,
King MW: Global analysis of gene expression in Xenopus hindlimbs during
stage-dependent complete and incomplete regeneration.
Dev Dyn 2006, 235:2667-2685.
[xiii]
Catherine Forristal, Kate Wright, Neil Hanley, Richard
Oreffo andFranchesca Houghton(2010) Hypoxia inducible factors regulate
pluripotency and proliferation in human embryonic stem cells cultured at
reduced oxygen tensions Reproduction 2010;139:85.
[xiv] Leticia Basciano , Christophe Nemos , Bernard Foliguet , Natalia de
Isla , Marcelo de Carvalho , Nguyen Tran
and Ali Dalloul (2011) Long term culture of mesenchymal stem cells in
hypoxia promotes a genetic program maintaining their undifferentiated and
multipotent status
BMC Cell Biology 2011,
12:12doi:10.1186/1471-2121-12-12
[xv] Меньщикова Е.В., Зенков Н.К. 1997. Окислительный стресс при воспалении. Успехи соврем, биологии. 117, 155-171
[xviii] Evangelista, Alicia M. et al. &
Guilford,
William H. (2010) Direct Regulation of
Striated Muscle Myosins
by Nitric Oxide and Endogenous Nitrosothiols PLoS ONE, 5
(6), e11209
[xx] Miguel Vicente-Manzanares,
Xuefei Ma, Robert S. Adelstein & Alan Rick Horwitz (2009)
Non-muscle myosin II takes centre stage
in cell adhesion and migration Nature Reviews
Molecular Cell
Biology 10, 778–790; doi:10.1038/nrm2786
[xxi] Parsons J. T, Alan Rick
Horwitz & Martin A. Schwartz (2010) Cell adhesion:
integrating cytoskeletal dynamics and cellular tension. Nature
Reviews Molecular
Cell
Biology 11, 633-643 , doi:10.1038/nrm2957
[xxii] Sandra Rieger, Alvaro
Sagasti. Hydrogen Peroxide Promotes Injury-Induced Peripheral
Sensory Axon Regeneration
in the Zebrafish Skin. PLoS Biology, 2011; 9 (5): e1000621
DOI: 10.1371/journal.pbio.1000621
|
