В эмбрионе рост нервных клеток не может опережать развитие живительных кровеносных сосудов. Теперь исследователи обнаружили, что белок, непосредственно участвующий в структурировании кровеносных сосудов, на самом деле принадлежит к семейству белков, которые, как известно, определяют развитие нервной системы.
Ученые говорят, что исследования дают больше доказательств связи между развитием нервов и кровеносных сосудов. Понимание того, как эти структуры сообщаются друг с другом, может помочь исследователям разработать методы селективного предотвращения роста кровеносных сосудов в опухолях - подход к лечению рака, известный как антиангиогенез.
В своих экспериментах ученые исследовали роль двух белков, вовлеченных в сосудистое развитие. Одна из молекул, Semaphorin 3E (Sema3E), входит в семейство белковых сигналов, направляющих рост нервных клеток. Другой белок, плексин-D1, является рецепторным белком, который находится в мембранах растущих клеток и реагирует на внешние сигнальные белки.
Дэвид Джинти, доктор медицны, сказал, что до настоящего исследования было известно, что плексин-D1 был важен для развития сосудов, но конкретный сигнал, на который он откликался, был загадкой. Молекула также рассматривалась как важный рецептор в развитии нервных клеток, и по этой причине ученые активно изучали плексин-D1.
Исследования Джинти показали, что некоторые из семиафоринов связываются с рецептором под названием нейропилин, который имеет решающее значение для сосудистой структуры эмбриона. Однако в своей предыдущей работе исследователи показали, что для нормального структурирования семафоринам не нужно связываться с нейропилином.
"Эта работа заставила нас искать другие потенциальные механизмы, с помощью которых семафорины могли бы контролировать развитие сосудистой системы", - сказал Джинти.
Исследователи обнаружили Sema3E в регионах развивающегося эмбриона, что говорит о том, что он должен играть определенную роль в формировании кровеносных сосудов.
Они также обнаружили поразительно похожую картину экспрессии клеточного рецептора крови плексин-D1, что привело исследователей к гипотезе, что Sema3E может быть сигнальной молекулой, которая взаимодействует с плексином-D1. Если это так, то можно предположить, что Sema3E применяет "отталкивающую" силу, направляя кровеносные сосуды по правильному курсу.
Между тем, Йошида, доктор медицинских наук, обнаружил, что в отличие от других членов одного семейства белков, Sema3E селективно связывается с плексином-D1 - намек на то, что оба сигнала работают вместе для контроля сосудистой структуры. Йошида также обнаружил, что Sema3E может связываться с плексином D1 независимо от того, связывается ли он с нейропилином или нет.
Исследователи отметили, что в отличие от тщательного структурирования кровеносных сосудов у обычных мышей, у мышей без плексина-D1, выращенных в лаборатории, образец кровеносных сосудов был бессистемным. Кроме того, лабораторные мыши без Sema3E показали такой же дефект развития.
В дополнительных экспериментах было показано, что чрезмерная экспрессия белка Sema3E в конкретных областях эмбрионов цыплят препятствует сосудистому росту в этих областях.
"Sema3E является очень мощным угнетающим фактором для развития кровеносных сосудов, - отметил Джинти. "Итак, есть вероятность, что препараты, имитирующие эту функцию, могут быть полезны для предотвращения роста новых кровеносных сосудов, необходимых для питания опухоли".
"Одна из действительно интересных особенностей этой работы заключается в том, что она ставит под сомнение идею, что связывание Sema3E с нейропилином необходимо для создания сосудистой структуры", - сказал Джесселл. "Это, наряду с выводом о том, что Sema3E взаимодействует с плексином-D1, независимо от нейропилина, может изменить некоторые из предубеждений о роли нейропилинов в сосудистой структуре".
В настоящее время Джесселл и его коллеги изучают вопрос о том, способствуют ли Sema3E и плексин-D1 также развитию связей в спинном мозге. Джинти и его коллеги планируют изучить роль белков в развитии нервной системы, а также вопрос о том, участвует ли их комбинация в сосудистом структурировании конечностей.