Гидрактиния Hydractinia symbiolongicarpus, как и ее родственница гидра, способна регенерировать большую часть своего тела. Это возможно даже в том случае, если у полипа не осталось стволовых клеток. Авторы нового исследования выяснили, в чем секрет регенерации гидрактинии и при чем здесь клеточное старение.
За прошедшие 600 миллионов лет на Земле возникло множество групп животных, которые очень непохожи друг на друга. Одни устроены намного сложнее и способны к замысловатому поведению, зато другие имеют простое строение при удивительных способностях к регенерации.
Среди таких «супергероев» — некоторые амфибии и рептилии, способные отрастить потерянную конечность или хвост. Но гораздо сильнее впечатляют беспозвоночные животные, которым по плечу воссоздать себя целиком из очень маленькой части своего тела. Яркие примеры — губки и гидроидный полип гидра (Hydra sp.), живущий в пресной воде.
Гидрактиния Hydractinia symbiolongicarpus — близкая родственница гидры, которую она к тому же сильно напоминает внешне. Вот только гидрактиния — это морской гидроидный полип, живущий в колониях, объединенных общей «подложкой» снизу. В нижней части тела гидрактинии есть запас стволовых клеток — так называемых мигрирующих плюрипотентных i-клеток.
Если отрезать часть от такого полипа, оставшиеся в нем i-клетки за считаные дни воссоздадут здоровую гидрактинию в первозданном виде. Однако в верхней части полипа (вокруг рта) стволовых клеток нет. Что же будет, если мы отделим именно ее?
Оказывается, гидрактинии и в этом случае вполне способны полностью регенерировать. Как им это удается? На этот вопрос ответили авторы новой публикации в журнале Cell Reports.
Оказалось, гидрактиния в такой непростой ситуации может получить новые, вторичные стволовые i-клетки из самых обычных — соматических. Для этого ей требуется «состарить» соседние клетки, а точнее — сделать сенесцентными.
В целом сенесценция, или клеточное старение, — это нарушение работы клеток, связанное с циклом их жизнедеятельности. Такие клетки как бы «застревают» в одном из своих состояний и начинают плохо работать. Сенесценцию запускают стресс, активность связанных с раком генов, повреждения или сокращение длины теломер. Однажды появившись, сенесцентные клетки остаются в организме надолго и могут вызвать воспаление, злокачественное перерождение, а также плодить себе подобных.
Однако гидрактиния — организм, которому старение не грозит — использует сенесценцию себе на пользу. За счет особых сигнальных молекул «постаревшие» клетки превращают своих соседок в стволовые — i-клетки, а те успешно воссоздают полип в исходном виде.
В случае обычных животных от сенесцентных клеток мало проку, а вот избавиться от них очень трудно. В случае гидрактинии все иначе: та просто переносит их поближе к своей кишечной полости. Оттуда полип, по-видимому, выплевывает их через единственное отверстие в своем организме — рот.
Результат подтверждают и опыты на трансгенных гидрактиниях с «выключенным» старением и на тех полипах, которые получали нечто вроде «лекарств от старения» (сенолитик, рапамицин и другие ингибиторы mTOR). После ампутации большей части своего тела ниже рта такие полипы не смогли регенерировать и погибали.